2017-03-28 11:36:04 来源:科技部网站 作者:
种业是保障国家粮食安全的根本,良种是支撑现代种业发展的基础。根据《国务院关于加快推进现代农作物种业发展的意见》(国发〔2011〕8号)、《国务院办公厅关于深化种业体制改革提高创新能力的意见》(国办发〔2013〕109号)和《国务院印发关于深化中央财政科技计划(专项、基金等)管理改革方案的通知》(国发〔2014〕64号),依据《国家中长期科学与技术发展规划纲要(2006-2020年)》和《全国现代农作物种业发展规划(2012-2020年)》,制订本规划。
一、发展现状与需求
(一)发展现状
优良品种选育为保障我国主要农产品供给作出重要贡献
建国以来,我国育成农作物新品种达20000余个,实现5~6次新品种大规模更新换代,推广了一批突破性优良新品种,例如杂交稻(汕优63、两优培九、扬两优6号、Y两优1号等)、优质高产小麦(扬麦158、郑麦9023、济麦22、矮抗58等)、杂交玉米(中单2号、丹玉13、掖单13、农大108、浚单20、郑单958等)、高产广适大豆(中黄13等)、转基因抗虫棉(中棉29、中棉所41、鲁棉研15等)、双低油菜(中双11号、华油杂62等)等优良品种,良种供应能力显著提高,良种覆盖率达到96%,品种对提高单产的贡献率达43%。农作物新品种对确保粮食产量持续增长做出了重大贡献。总体上,我国杂交水稻、转基因抗虫棉、杂交油菜、杂交小麦、杂交大豆等研究处于国际领先水平,杂交玉米、优质小麦、蔬菜等处于国际先进水平。
主要农作物育种技术创新成效显著
我国农作物育种技术先后经历了优良农家品种筛选、矮化育种、杂种优势利用、分子育种等发展阶段。杂种优势利用有力提升了作物生产能力,推动了现代种业发展。野生稻雄性不育胞质的发现和应用诞生了三系杂交稻,光温敏核不育水稻资源的发现和应用诞生了两系法杂交稻,促使水稻杂种优势利用向更高水平发展,水稻产量大幅度提升。此外,玉米、油菜、棉花、蔬菜等主要作物杂种优势利用技术不断创新并得到有效应用。应用花药培养、组织细胞培养、原生质体等细胞工程技术及诱变育种技术,育成一批小麦、水稻和油菜等作物新品种。进入新世纪以来,以分子标记和转基因育种为代表的分子育种技术开始用于育种实践,利用基于分子标记选择与常规技术结合的分子标记育种技术体系,创制了一批大面积推广的农作物新品种。
形成了具有中国特色的农作物良种科技创新体系
新中国成立以来,国家级、省地级科研院所及高等院校等科教单位始终是我国种业科技创新主体,育成了90%以上的主要农作物新品种,对我国种业科技发展和农业增产发挥了重要作用。特别是通过我国科技体制改革以及各类科技计划(863、科技支撑计划等)的实施,有效推动了我国农作物育种创新体系的建设和发展,形成了具有中国特色的发展格局,包括以国家级科研机构、高等院校等为主体的农业重大基础理论研究体系;以国家级农业科研机构、涉农大学和涉农重点企业参与形成的重大关键技术研究体系;以区域省级农业科研机构、农业大学为主体的区域创新体系;涵盖国家和省部级重点实验室、工程技术研究中心、农作物改良中心、协同创新中心等的基地平台体系。近年来,种子企业实力明显增强,培育了一批“育繁推一体化”种子企业,市场集中度逐步提高。
我国主要农作物育种科技历经几十年的发展,具备了从基础研究、应用研究到成果推广等创新与应用能力,基本满足了农业生产对品种的需求,但与发达国家还有很大差距。主要表现在:一是农作物良种科技原始创新能力仍然薄弱,在技术创新和产权专利方面与发达国家尚存在较大差距,种质资源创新不足,有育种利用价值和自主知识产权的新基因少,重大新品种缺乏。二是种业企业尚未成为良种科技投资和创新主体,我国现有的5940多家种子公司,其中注册资本3000万元以上的有1136家,绝大多数种子企业尚没有健全的研发体系,只有极少数的种子企业具有商业化育种能力。三是现行农作物良种科技创新体制机制难以满足现代种业发展的需求,种业发展仍处于初级阶段,种质资源、基因发掘、育种技术、品种选育、良种繁育与产业化推广脱节,良种科技研发与商业化种业发展机制尚未健全;另一方面,我国对良种科技攻关和种业发展管理部门多,缺乏统一规划和协调机制,在核心技术创新、重大技术的工程化集成和熟化能力创新方面,缺少大兵团攻关和协同运作,限制了重大品种的研发和产业化发展。因此,迫切需要创新发展模式,整合资源,形成科研分工合理、产学研紧密结合、运行高效的良种科技创新机制。
(二)发展需求
强化良种科技创新是保障我国粮食安全的迫切要求
粮食安全是关系到我国社会稳定和经济发展的战略问题。据预测,到2020年我国实现全面小康社会目标的人均占有粮食要达到437公斤。然而,我国粮食安全在新的时期却面临新的严峻挑战。一是城市化和工业化将使得耕地资源逐步减少,保住18亿亩耕地红线困难很大。二是农业生态环境不断恶化将对粮食生产带来重大影响。水资源短缺使农田灌溉难以为继,全国常年缺水量约3000亿立方米,受旱面积达1.95亿~3亿亩;过度施用农药化肥、土地沙化、盐碱化、土壤侵蚀、气候变暖以及废气废水的污染扩散,均给粮食生产带来极大隐患。三是随着我国人民生活水平和购买力不断提高,维持粮食总量和质量平衡、地区平衡和种类平衡的难度不断加大。尤其是近年来粮食进口不断攀升,但由于我国人口和人均粮食消费均在持续增长,依靠进口无法解决我国粮食安全问题。因此,培育和推广高产、优质、多抗、广适、资源高效利用农作物新品种,对于突破资源环境约束、确保国家粮食安全具有重大意义。
增强良种科技创新能力是转变农业生产方式的重要支撑
随着我国城镇化和农业现代化的不断推进,农村人口大量迁移城市,农村劳动力急剧减少、成本急剧上升,实现农业生产的机械化和轻简化成为大势所趋。以往我国农业生产以单纯追求产量为主,拼资源、拼消耗,其实质是高成本、高消耗的发展模式。新时期的现代化农业必须依靠科技进步、依靠提高劳动者素质,把这种模式转变为数量、质量、效益并重的发展方式。发展现代育种技术,培育适宜机械化和轻简化作业、特色专用的重大作物新品种,是促进我国农业生产方式变革的重要支撑。
现代科学技术的飞速发展为我国农作物良种科技创新提供了机遇
现代科学技术持续创新,引领农作物育种发生深刻变革。表型组学技术使种质资源鉴定评价不断深化,高通量测序和基因组学技术为基因发掘与应用带来了革命性的突破,引领农作物育种全面进入分子育种新阶段。以分子标记育种技术、分子设计技术、基因精准表达调控技术等为核心的现代生物技术广泛应用于农作物新品种培育,引领生物技术产品更新换代速度不断加快。当前,为了抢占种业竞争的制高点,世界主要国家及跨国种业集团纷纷加大投资力度,加速产品研发及产业化。因此,我国必须抓住赶超发达国家的历史机遇,使我国早日成为种业科技强国。
二、规划思路与原则
(一)规划思路
按照《国务院关于加快推进现代农作物种业发展的意见》(国发〔2011〕8号)、《国务院办公厅关于深化种业体制改革提高创新能力的意见》(国办发〔2013〕109号)和《国务院印发关于深化中央财政科技计划(专项、基金等)管理改革方案的通知》(国发〔2014〕64号)的整体规划和要求,围绕发展现代种业和培育战略新兴产业的重大需求,以提升自主创新为核心,按照“夯实研究基础、突破前沿技术、创制重大产品、培育新兴产业、引领现代农业”的总体思路,以水稻、小麦、玉米、大豆、棉花、油菜、蔬菜等主要农作物为对象,按照种质资源与基因发掘、育种技术、品种创制、良种繁育、种子加工与质量控制等科技创新链条,从基础研究、前沿技术、共性关键技术、产品创制与示范应用,实施全产业链育种科技攻关;优化政策环境,完善平台基地和人才队伍建设,显著提升我国农业综合生产能力和种业国际竞争力。
(二)基本原则
坚持种业全产业链科技攻关。系统规划基础研究、应用研究和产业研究的重点方向和内容,注重基础性、前瞻性、产业性科技项目的有机结合和相互支撑,发挥科研院所和种业企业两个作用。
坚持品种产业应用导向。针对制约粮食生产和调结构转方式的关键因素,培育具备抗病虫、抗逆、抗倒伏、广适、优质等性状的高产优良品种并大面积应用,为农业可持续发展提供科技支撑。
坚持重点支持与统筹兼顾相结合。对影响我国粮食安全及主要农产品供给的关键种业科技问题重点支持,统筹兼顾粮食、棉油、蔬菜等种业科技的全面发展。
坚持国家需求与市场导向紧密衔接。坚持遵循市场经济规则,体现国家战略目标,强化商业化育种体系建设,促进种业企业创新能力和国际竞争力的大幅提升。
三、规划目标
(一)总体目标
围绕国际农作物种业科技发展前沿和我国种业科技发展需求,以选育突破性水稻、小麦、玉米、油菜、大豆、棉花、蔬菜等主要农作物新品种为核心,以重大科学问题解析为基础,以优异基因挖掘、种质创新和育种新技术为关键,以新品种产业化为目标,突破种质创新、新品种选育、高效繁育、加工流通等关键环节的核心技术,提高种业科技创新能力;充分发挥市场在种业资源配置中的决定性作用,建立具有中国特色的科企紧密合作、利益共享的产学研联合攻关模式,提升企业自主创新能力,逐步确立企业商业化育种的主体地位,加快推进现代种业发展,为保障国家粮食安全和现代农业发展提供科技支撑。
(二)具体指标
提升育种基础科研创新能力。突破产量、品质、抗性、资源高效利用等重要性状形成的分子机制及遗传规律,创新育种理论和方法;发掘主要农作物重要性状基因500个以上,创制优异育种新材料5000份以上。
提高良种创制水平。在种质创新、基因发掘、品种创制等关键环节,突破一批关键核心技术。创制高产优质、资源高效利用、环境友好、适宜机械化生产的新品种800个以上;品种选育效率提高50%。
提高良种繁育与应用能力。攻克良种繁育、种子加工与质量控制技术;示范推广农作物良种10亿亩,良种在农业增产中的贡献率达到50%以上,主要农作物良种覆盖率达到97%以上。
提升农作物育种支撑能力。培养中青年学科带头人和农作物育种创新团队;形成育种基础科研、共性技术和大数据信息共享平台;面向主产区完善品种测试网络,建立产业化示范基地;引导育种创新要素向企业集聚,增强种业企业育种创新能力。
大幅度提高我国种业国际竞争力。创建我国农作物种业全产业链科技创新体系,培植具有国际竞争力的育繁推一体化现代种业企业15~20个,重点企业研发投入强度达到销售收入10%以上,力争1~2个种业企业进入世界种业前10强。
四、主要攻关方向
(一)优异种质资源鉴定与重要新基因挖掘
开展种质资源的基因型检测与重要性状精准鉴定和评价,研究种质资源的结构多样性和功能多样性,揭示主要农作物优异种质资源形成与演化规律;创制性状突出的优异新种质;研究主要农作物基因组变异,发掘优异新基因,解析重要性状形成的遗传机理与调控网络;研究杂种优势形成的遗传基础。
(二)重大育种技术与材料创新
创新分子标记、细胞与染色体工程、诱发突变、分子设计、全基因组选择、基因组编辑等技术,研究分子设计育种理论和方法,与常规育种技术组装集成,构建现代高效精准的分子育种技术体系;聚合优异基因,创制高产、优质、抗病虫、抗逆、资源高效利用、适合机械化作业等突破性育种新材料。
(三)重大新品种选育与试验示范
依据不同作物生态区域特点及育种目标,建立新品种标准化和规模化测试体系;强化多性状的协调改良,科学制定不同农作物、不同生态区的育种目标,选育主要农作物强优势杂交种和常规新品种。
(四)良种繁育与产业化关键技术
研究主要农作物新品种规模化高产高效制繁种技术,种子生产田间控制与采收技术,种子规模化加工技术,种子DNA指纹检测技术,种子安全储藏、物流与质量控制技术等。
(五)公益性作物育种平台基地建设
统筹构建高水平规模化的公益性作物育种基础研究平台,包括基因资源信息库、规模化表型与基因型鉴定平台、规模化育种材料创制平台等,快速提升重要种质资源基因挖掘、分子育种等新兴技术开发应用能力。面向主产区完善品种测试网络,完善综合性试验基地;加强四川、海南、甘肃等国家级育种示范基地建设。
(六)种业龙头企业培育
支持有实力的种子企业通过整合区域种业要素与资源,形成较为完善的品种研发、繁育与示范、生产与加工、销售与服务体系,建立商业化育种模式与机制,培植具有较强自主创新能力和核心竞争力现代种业企业。
五、重点任务
(一)主要农作物优异种质资源挖掘与创新
建立与完善主要农作物特异种质资源安全保存、基因源分析与种质创新技术体系;发掘遗传效应大、利用价值高的种质资源,创造和利用具有自主知识产权的新种质,促进我国种质资源丰富的优势转变为基因资源优势和产业竞争优势。
(二)主要农作物重要性状遗传基础与组学解析
研究主要农作物优异种质资源形成与演化规律,解析骨干亲本形成的遗传基础;克隆控制高产、优质、抗逆、抗病虫、资源高效利用、适应机械化等重要性状的关键基因,解析基因功能,阐明重要性状形成的分子机制;利用表型组、基因组、表观组、转录组、蛋白组、代谢组等组学技术,阐明重要性状的DNA-代谢产物网络、蛋白互作网络、转录调控网络和基因调控网络。
(三)主要农作物分子设计育种
定位高产、优质、抗逆、抗病虫、资源高效利用等重要性状基因,获得可供育种利用的分子标记;建立重要性状的表型、基因组及蛋白质组等数据库,构建品种分子设计信息系统;研究复杂性状主效基因选择、全基因组选择等技术,完善多基因分子聚合技术;研究基因组编辑技术;与传统育种技术相结合,建立基于品种分子设计的高效育种技术体系,聚合优异基因,培育突破性优良新品种。
(四)主要农作物染色体细胞工程与诱变育种
研发染色体和染色体片段准确识别与跟踪技术,建立分子染色体工程育种技术体系,构建以远缘杂交材料和染色体片段渗入系群体为核心的育种材料平台。研究体细胞和配子体细胞培养高频率再生技术,建立和完善分子细胞工程育种技术体系。研究新型诱变因素对生物体遗传稳定性的影响;开发大幅度提高基因突变频率和调控基因变异方向的诱变技术,建立突变基因高通量发掘与高效诱变育种技术体系,创制高产、优质、多抗等育种新材料和新品种。
(五)主要农作物强优势杂交种创制
开展主要农作物杂种优势形成机理研究;研究新型不育系和强优势杂交种亲本选育技术;种、亚种、生态型和杂种优势组群研究、改良与利用;杂种优势分子标记预测与利用技术;创建优异基因轮回选择库。建立作物杂种优势分子育种技术体系,聚合优良基因。创制育种新材料,培育强优势杂交水稻、玉米、棉花、小麦、油菜、大豆、蔬菜等新品种。
(六)主要农作物良种培育工程
以水稻、玉米、小麦、大豆、棉花、油菜、蔬菜等主要农作物为对象,研究种质资源管理、育种技术、品种测试网络、种子生产、信息化管理等技术,构建集约化、流水线式的商业化育种体系。强化多性状的协调改良,创制目标性状突出、综合性状优良的育种新材料;面向主产区,以提高产量、改善品质、增强抗性为重点,培育优质、高产、多抗、广适、适合机械化的重大新品种。
(七)主要农作物制繁种工程
强化主要农作物种子安全高效生产、加工与质量控制技术研究,制定针对不同农作物的种子规模化、标准化生产、加工、安全储藏与高通量、精准化质量控制技术标准,提高种子质量和种子生产效率;研究种子规模化加工中的烘干、仓储、包衣等关键技术、工艺流程及装备;完善主要农作物的高通量品种纯度快速检测技术和指纹图谱检测技术。
六、保障措施
(一)加强组织领导
建立健全农业科技的部门协商、部省会商机制,促进部门之间、中央与地方之间形成目标一致、职责明确、通力协作的新局面。强化国家目标需求和重大任务导向,优化资源配置,加强不同科技计划之间、研发和产业化链条各个环节的有机衔接。
(二)加快构建新型农业科技创新体系
健全由科研院所、大专院校和企业构成的农业科技创新体系。发挥基础性、公益性研究对我国种业创新驱动的引领和支撑作用,支持有实力的企业建立全产业链的种业科技创新体系。打破院所和企业界限,联合国内研发力量,建立科企紧密合作、利益共享的产学研联合攻关模式。
(三)强化创新人才队伍建设
加快领军型、复合型创新人才的培养和引进,提供更加有利的环境和条件,加大对创新团队的支持。鼓励科技人才在科教单位和企业之间通过兼职、挂职、实施项目等方式双向流动。改进科研人员薪酬和岗位管理制度,破除人才流动的体制机制障碍。
(四)加大农业科技创新条件能力建设
加强种业创新平台的规划,加快建设一批农业领域重大科学工程、重点实验室、科学观测试验站,完善形成一批“布局合理、运行高效”的农业科技创新平台。加强育种基地、南繁基地和种子生产基地建设。加强农业种质资源、农业标准体系等信息平台建设,提高共享水平。
(五)建立多元化投融资体系
通过优化整合后的中央财政科技计划(专项、基金等)支持符合条件的种业相关科技研发工作。充分发挥财政科技资金的引导作用,促进企业加大对种业相关科技研发活动的支持力度,使企业成为种业相关科技投入的主体。
(六)完善管理体系
强化各级农业部门的种子管理职能。完善品种管理制度,改进科研成果评价方式,完善育种成果奖励机制,建立以知识产权保护为核心的成果利益分配机制,形成有利于加强基础性公益性研究和解决生产实际问题的评价体系。鼓励科研院所和高等院校种业科技资源向企业流动,加强产学研合作提高企业自主创新能力。
(七)强化种业科技国际合作
结合一带一路的国家战略,鼓励种业创新要素实现“走出去”与“引进来”的跨境流动。支持在全球范围内引进先进技术、种质资源、育种材料,按国际规则惯例进行转化、吸收、再创新。鼓励我国种业具有优势技术和产能的领域走出去,开发国际市场,以及在全球范围内进行知识产权保护。
附件:1.水稻良种科技创新规划(2016-2020)
2.小麦良种科技创新规划(2016-2020)
3.玉米良种科技创新规划(2016-2020)
4.大豆良种科技创新规划(2016-2020)
5.棉花良种科技创新规划(2016-2020)
6.油菜良种科技创新规划(2016-2020)
7.蔬菜良种科技创新规划(2016-2020)
附件1
水稻良种科技创新规划(2016-2020)
民以食为天,食以稻为先,水稻种业关乎国家粮食安全。为贯彻落实《国务院关于加快推进现代农作物种业发展的意见》(国发〔2011〕8号)和《国务院办公厅关于深化种业体制改革提高创新能力的意见》(国办发〔2013〕109号),制定本规划。
一、发展现状与需求
(一)现状与问题
我国水稻生产以秦岭淮河一线为界呈“南籼北粳”分布,形成了东北稻区、北方稻区、长江下游稻区、长江中游稻区、西南稻区、华南稻区等六大稻区的生产格局。2014年,我国水稻种植面积4.55亿亩,其中籼稻3.17亿亩、粳稻1.38亿亩;常规稻2.0亿亩、杂交稻2.55亿亩。水稻良种覆盖率达96%以上,对水稻增产贡献率超过43%;全国水稻种子市值为190亿元,占种业市场规模的21%,其中杂交水稻种子市值为149亿元。
我国水稻育种科技和应用整体处于国际先进水平,部分领先。先后取得了矮化育种、三系杂交水稻和两系杂交水稻及超级稻等数次育种技术与成果突破,推动了水稻种业快速发展。随着现代生物技术的发展,克隆了控制水稻产量、抗性、品质以及耐逆等重要性状的一系列基因,通过分子标记辅助育种技术育成一批在生产上广泛应用的新品种。几代育种家培育的水稻新品种和研发的新技术,特别是杂交水稻的发明及生产应用,为我国水稻实现持续增产做出了重要贡献。据不完全统计,目前全国有157家水稻主要育种科研院校和220家具有经营许可证的水稻种子企业,有骨干育种专家4000余人,每年育成约400个水稻新品种并应用于生产,杂交水稻种子商品化率为100%,常规水稻种子商品化率为64.8%。
然而,随着社会经济的发展和生产方式的改变,以单纯高产为主要创新目标的水稻育种模式已不能适应现代种业发展的新要求。主要问题:一是基础研究与新品种培育脱节,资源收集与种质创新脱节,突破性育种技术和关键育种材料缺乏;二是品种选育组织方式落后,低水平重复使得育成品种同质化问题严重;三是缺少适应机械化、轻简化栽培的品种,有效应对气候变化和日趋严重的稻作逆境的品种和技术储备不足;四是国内大多数水稻种业企业规模小,研发力量薄弱,商业化育种技术体系尚未成形,经营、技术和人才等水平距现代种业要求相差甚远。
(二)趋势与需求
粮食安全始终是关系到我国社会稳定和经济发展的战略问题,保障粮食安全始终是发展现代农业的首要任务。按照我国稻谷消费量增长率预测,到2025年,要保障我国口粮安全,就必须守住水稻生产2亿吨的基线。因此,必须高度重视水稻良种科技的自主创新能力提升,争夺产品和技术制高点,保障我国种业安全。
科企合作是培育企业成为种业创新主体的主要途径
随着全球一体化进程的不断加快,跨国种业公司的资金和高端技术逐步进入我国种业市场,种业科技创新发展步伐加快。强化高校、科研院所与种业企业在人才、技术和种质资源上的交流与合作,通过产学研协同攻关,加快培育育繁推一体化种业企业,推进商业化育种体系构建,使国内企业成为种业科技创新主体。
种质创新是满足品种多元化需求的重要基础
随着市场需求拓展和生产方式改变,品种需求呈现多元化趋势。在高产、优质、多抗育种目标的基础上,培育适宜机械化、轻简化生产和机械化制繁种的新品种以及绿色增产、特种稻等逐渐成为水稻育种发展的趋势。种质创新必须围绕品种多元化需求,重视具有重大应用前景的育种材料创制。
分子育种逐渐成为良种创制的重要方向
在育种技术创新方面,以分子标记辅助选择、全基因组选择和分子设计技术等为代表的现代生物育种技术,在解决水稻近缘和远缘物种有利基因的应用方面提供了重要技术手段,促进了物种间遗传信息的交流与利用,已成为水稻育种发展的必然方向。
二、规划思路与原则
(一)规划思路
按照“国发〔2011〕8号”和“国办发〔2013〕109号”文件的整体规划和要求,围绕“夯实研究基础、突破前沿技术、创制重大产品、培育新兴产业、引领现代农业”的总体思路,以发展现代水稻产业、保障国家粮食安全和促进农民增收为目标,针对不同稻区、不同生产方式,深入开展种质创新、基因发掘、育种新技术等公益性基础性研究,逐步建立商业化育种技术体系,使企业成为育种创新主体,加强科企合作,形成产学研一体的协同攻关模式,推进产业化,确保国家粮食安全。
(二)基本原则
坚持原始创新,强化公益性基础研究。鼓励科研院所和高等院校加强水稻公益性基础研究,系统规划研究重点和内容,加快研发适应现代水稻种业发展的新方法、新技术、新材料,不断提升我国水稻科技创新能力。
坚持科企合作,突出商业化育种主体。促进产学研紧密结合,建立以企业为主体的商业化育种新机制,鼓励“育繁推一体化”种业企业加大科研投入,选育丰产优质多抗广适的水稻新品种,加速水稻良种产业化。
坚持统筹规划,促进全产业协调发展。不同生态区水稻育种攻关目标各有侧重,杂交稻与常规稻并重、籼稻与粳稻兼顾、多种技术路线并行、不同类型品种统筹,促进水稻产业全面协调发展。
三、规划目标
(一)总体目标
围绕新形势下国家粮食安全战略目标的总体要求,以高产优质、环境友好、轻简高效、适宜机械化的水稻新品种选育为重点,建立主体明确、分工合理、产学研紧密结合的国家水稻良种重大科研联合攻关新机制,初步建成以企业为主体的商业化育种技术体系,创新育种方法、技术,创制一批突破性新材料、新品种。到2020年使我国水稻良种产业整体达到国际领先水平,保障水稻产业持续健康发展。
(二)具体目标
种质创新:发掘和定位水稻重要性状基因80个以上,开发重要性状分子标记150个以上;创制优异育种新材料200份以上。
核心技术:在育种方法、基因发掘、种质创新、品种测试、良种繁育、种子加工贮藏与质量控制等关键环节,形成一批种业关键核心技术,建成一批高水平共性技术创新平台和品种培育基地,基本形成市场导向的种业技术创新链。
品种创制:创制高产优质、环境友好、高抗广适、适宜轻简栽培和机械化生产的水稻重大新品种280个以上。
品种产业化:示范推广良种2亿亩,良种增产贡献率达到50%以上;确保杂交水稻种子商品化率保持100%,常规水稻种子商品化率达到80%以上。
企业培育:培育3~5个具有国际竞争力的育繁推一体化现代种业集团,企业研发投入强度达到销售收入10%以上,力争1个进入世界种业前10强。
四、主要攻关方向
(一)优异基因发掘与种质资源创新
建立种质资源精确鉴定平台,开展水稻种质资源深度评价;强化种质资源管理和知识产权保护,搭建高效的育种信息平台,实现种质资源共享;从水稻地方品种、野生稻及近缘物种中发掘重要性状功能基因;创制超高产、优质、抗(耐)逆、抗倒伏、抗病虫、高异交率、节水抗旱、养分高效利用、耐储藏、镉低积累、再生稻、长粒粳稻、多倍体水稻、特种稻、育性安全、适于机械化生产等新种质;开展与种子质量性状有关基因的发掘和种质创新,包括休眠特性、耐穗萌、裂颖、抗除草剂基因等。
(二)关键育种技术研究
面向不同稻区多元育种目标需求,通过常规育种与分子技术结合,在继续提高单产的基础上,重点研发改善品质、增强病虫害抗性和抗(耐)逆性的育种新技术;加快低成本高通量分子检测、分子设计育种、基因组编辑、多倍体育种、航天育种、体细胞变异等技术的研发,集成快速高效的多基因(多性状)聚合育种技术体系,提高育种效率,整体提升水稻种业技术研发能力。
(三)突破性新品种培育
开展高产、优质、多抗、广适、养分高效利用、环境友好、重金属低积累、营养健康的突破性新品种培育;加强与生产方式变革相适应的直播稻新品种选育和适应机械化生产的新品种选育;加强在籼粳亚种杂种优势利用、远缘杂交育种中具有重要价值的亲本创制,重点培育适应不同稻区的强优势杂交种和常规稻新品种。
(四)品种测试与试验示范
针对不同稻区建立与水稻新品种相适应的规模化测试网点及标准化测试体系,完善品种测试评价指标,加强品种特异性、抗病性和抗(耐)逆性鉴定,确保试验独立性和规范性;建设标准化、规模化新品种试验示范基地,开展高产、优质、特种稻等新品种示范。
(五)良种的制(繁)种
开展杂交水稻高质高效种子生产技术研究,重点解决两系法杂交稻安全制种和杂交粳稻高产制种技术难题;开展常规稻种子高质高效扩繁技术研究,重点解决规模化提纯复壮技术难题;加强水稻机械化制(繁)种技术体系研究,突破水稻全程机械化制(繁)种的关键技术瓶颈;强化种子生产标准基地建设,建设常规稻原种扩繁基地和杂交水稻制(繁)种基地。
(六)种子加工与质量控制
开展水稻种子加工关键技术研究,重点突破种子质量精细分选技术;改进和完善种子DNA指纹检测技术以及纯度快速精准测定技术;加强种子安全储藏、包衣、物流与质量控制技术研究,研制配套种子加工及检测设备;支持种业企业加强种子科学研究,加速种业品牌建设。
五、重点任务
(一)水稻种质资源挖掘与材料创新
精准鉴定和发掘水稻产量、品质、抗性、株型、生育期等重要性状基因的优异等位变异,搭建高效的种质资源和育种信息共享平台;开展抗病虫、高异交、高配合力、耐高低温、高光效、抗倒伏、节水抗旱、耐盐碱、重金属低积累、再生力强、耐储藏、耐穗萌、养分高效利用、育性安全、抗除草剂、营养健康等关键基因/QTL的挖掘,开发实用分子标记;综合利用分子育种、近远缘杂交、航天育种等技术,创制一批目标性状突出、产量高、抗性好、米质优、综合农艺性状优良、适应性广、适宜机械化作业的水稻新材料。
(二)水稻功能基因组研究
通过全基因组扫描、高通量测序、关联分析、TILLING、基因定点编辑、SNP标记等技术,发掘水稻产业急需性状关键基因,解析其功能,开展基因组学、蛋白质组学和代谢组学研究,建立基因型-表型生物信息数据库,为种质创新和品种选育服务。
(三)水稻重要性状形成的分子基础
研究阐明水稻产量、品质、抗性等重要性状遗传机理、基因表达调控网络、代谢途径调控机制;研究水稻生育期、雄(雌)性不育、育性恢复、异交结实、多倍性、抗(耐)逆性、近远缘杂交等生物学机制;研究杂种优势形成的遗传机理及分子调控。
(四)水稻分子设计育种
利用遗传育种学、基因组学和生物信息学的理论和方法,构建分子设计育种的理论体系,实现目标基因的高效重组。通过全基因组选择、基因组编辑等分子育种技术,设计培育聚合强根系、抗倒伏、高产、优质、抗病虫、抗(耐)逆、氮磷高效等优良性状基因的水稻新材料、新品种。
(五)水稻强优势杂交种创制
挖掘水稻种间、亚种间、优势群间的杂交种强优势潜力,攻克亚种间甚至远缘种间杂种优势利用的瓶颈,创新水稻杂种优势利用新途径与新方法,实现杂种优势利用领域关键核心技术的重大突破,培育高产、优质、广适、多抗的强优势杂交种。
(六)常规稻新品种培育
依据不同稻区生态特点和育种目标,利用复合定向杂交、轮回选择、环境胁迫筛选和基因型鉴定技术,建立常规育种和分子育种相结合的常规稻高效育种技术体系,重点培育目标性状突出、适应轻简栽培和机械化生产的优质高产抗病新品种。
(七)水稻制(繁)种技术研究
研究高质高效水稻种子生产技术、机械化制(繁)种技术、原原种扩繁技术,重点突破两系杂交稻安全制种、杂交粳稻高产制种和常规稻原种规模化提纯复壮技术难题;建设常规稻原种扩繁基地和杂交水稻制(繁)基地;创新水稻种子生产加工和质量控制技术,建立良种质量控制体系。
附件2
小麦良种科技创新规划(2016-2020)
小麦是我国人民的主要口粮,中国是世界第一大小麦生产国。为贯彻落实《国务院关于加快推进现代农作物种业发展的意见》(国发〔2011〕8号)和《国务院办公厅关于深化种业体制改革提高创新能力的意见》(国办发〔2013〕109号),加快小麦种业健康发展,制定本规划。
一、发展现状与需求
(一)现状与问题
我国小麦种植区划分为10个主要区域,包括3个春麦区 (东北、北部和西北春麦区)、5个冬麦区(北部、黄淮、长江中下游、西南和华南冬麦区)和2个冬春麦兼播区(新疆、青藏)。2014年我国小麦播种面积3.61亿亩,总产达到1.16亿吨。
我国小麦育种取得了举世瞩目的成绩,小麦单产比世界平均高58%(2014年),居国际领先水平。小麦单产提高的因素中,优良品种的贡献率达50%以上。小麦育种技术不断创新,上世纪50~60年代以系统选育和杂交育种技术为主,70~80年代细胞工程、远缘杂交与染色体工程技术、诱变育种得到应用,90年代到本世纪初,轮回选择育种、分子标记辅助选择、分子设计等技术与杂交育种相结合,加快了小麦育种进程,为品种产量、综合抗性、品质等水平的提升提供了有效支撑。随着生命科学的快速发展,我国完成了小麦A和D 基因组草图的绘制,克隆了优质、抗逆、抗病、营养高效等重要性状基因,对其功能进行了较深入的研究,为我国开展大规模、系统性的小麦重要性状形成的分子基础研究奠定了基础。
我国小麦种业稳步发展,年生产小麦种子约47亿公斤,实际商品化用量约26亿公斤,商品化率52%,市场规模约110亿元,占整个种业市场16%左右的份额。我国小麦种子企业科研能力逐步提高,自育品种不断增多。部分企业建有固定育种站、新品种联合测试网点、规模化种子繁殖基地。
新形势下,我国小麦育种及种业发展主要存在以下问题:(1)资源深度挖掘不够、评价手段和效率较低,目前栽培小麦只利用了其野生近缘种基因库中10%~15%的基因资源。(2)育种基础理论研究滞后,新技术与育种实践结合不紧密,进一步加强相关基础研究,加强理论与实践的结合,对提升我国小麦育种水平至关重要。(3)品种类型尚不能满足新形势下多元化需求。单产水平与高产国家相比仍有一定差距,高产与优质、资源高效利用需要进一步协调改良,抗旱节水、养分高效利用、抗病虫,特别是抗赤霉病等重大病虫害的品种改良需要进一步加强。(4)小麦种业科研公共服务平台规模小,精准化表型性状鉴定技术,高通量、规模化育种技术体系以及网络化品种测试体系尚未建立。小麦育种小团队作战,低水平的重复研究偏多。(5)良种繁育、加工与新品种测试体系亟待改善,种子企业自主创新能力和生产加工能力相对薄弱。
(二)趋势与需求
小麦消费增长幅度明显快于产量增长,供需矛盾凸现。据测算,2030年我国小麦的人均需求量为108.3公斤,总需求量达17364万吨,需求量增加30%左右。在耕地面积不能增加、水资源匮乏、自然灾害频发等形势下,要满足我国小麦消费需求,保障口粮绝对安全,必须强化种业科技创新、选育重大品种,突破产业化关键技术,提升小麦种业竞争力。
规模化深度挖掘优异基因成为种质资源研究的重点
随着全球贸易一体化进程的加快,国际间对农业基因资源的争夺更加激烈,发达国家已投入大量资金进行规模化、高通量发掘作物优异基因资源,其目的就是争夺作物基因资源的知识产权,垄断作物种业,在未来基因资源开发的巨大利益中占有更大的份额。
现代生物技术与常规技术结合使育种定向、精准化
国际上开始大力发展和借助定向设计、现代生物和信息技术、基因操作技术等与传统育种技术有机结合促进育种的定向化和精准化。定向育种技术、定向设计技术、基因编辑技术以及高通量分子鉴定技术的大力研发是当前育种技术研究的主要内容和趋势,亦孕育遗传育种的第三次技术突破。
高产与高效、高产与优质的协调,应对气候变化等是未来品种育种目标的新要求
工业化和城镇化进程的加快,农村劳动力的转移,水地旱作和机械化生产方式的发展,环境污染认知增强,世界气候的变化以及生物协同进化不可逆规律影响,给小麦育种目标提出了新的需求。除了高产之外,资源高效利用、优质抗病(抗赤霉病等)、抗旱耐寒耐热等品种选育将成为未来小麦品种选育的必然方向和目标。
育繁推一体化是种业发展的大趋势
随着国家科技体制改革的发展,国家科研机构集中于种质资源、育种材料等种业的公益性、基础性研究,大型种业公司将专注于品种开发、技术改良、产业化、技术输出等应用型研究,两者的衔接融合,实现小麦产业的利益最大化成为未来发展的必然趋势。
二、规划思路与原则
(一)规划思路
围绕国家重大需求,按照现代种业全产业链进行顶层设计,统筹规划,以“种质资源研究与新基因发掘,关键育种技术研究,突破性新品种创制,品种测试与试验示范,良种的制(繁)种,种子加工与质量控制”六大任务为重点,以产业、产品为导向,以发展高新技术驱动产业发展,充分发挥市场在种业资源配置中的决定性作用,构建中国特色的产学研用紧密合作、科企深度融合,多学科多领域协同创新的国家小麦良种重大科研联合攻关模式,提高企业自主创新能力,着力解决种业重大科技和产业问题,为确保国家粮食安全,提高种业国际竞争力提供强有力的科技支撑。
(二)基本原则
坚持种业全产业链系统布局
系统规划基础研究、应用研究和产业研究的重点任务,注重基础性、前瞻性与应用性、产业性科技项目的有机结合和相互支撑,充分发挥科教单位和种业企业两个作用。
坚持品种产业应用导向
着力解决影响或制约小麦生产的关键限制因素,培育突破性小麦新品种并大面积应用,为农业可持续发展提供科技支撑。
坚持国家需求与市场导向紧密衔接
坚持遵循市场经济规则,体现国家战略目标,注重新技术创新驱动产业发展,构建新型科企深度合作的小麦育种创新体系,大幅提升种业创新能力和国际竞争力。
三、规划目标
(一)总体目标
瞄准国际发展前沿和国家重大需求,充分利用现代生物技术和信息技术研究成果,在规模化、高通量的评价、筛选种质资源的基础上,加强新技术与传统育种技术的结合,实现分子育种应用的突破,解决制约我国小麦育种水平提高的瓶颈问题,为小麦种业提供技术支撑。在5~10年内,强化小麦高产、多抗、优质、资源高效利用等性状的协同改良,培育一批重大突破性新品种。推进小麦种业的体制改革和机制创新,整合小麦种业资源,快速提升小麦种业科技创新能力和企业竞争力,构建科企联盟的育繁推一体化现代小麦种业体系,全面提升我国小麦产业发展水平,为国家口粮安全提供科技保障。
(二)具体目标
基因挖掘与种质创新
鉴定评价麦类种质资源6000份,建成具有国际领先水平的种质资源中心;发掘抗旱、耐盐碱、抗病虫、资源高效利用、产量、品质等相关性状的基因,开发实用的分子标记并克隆相关的重要功能基因50个。创制优异育种新材料200份以上。
核心技术
建立精准表型和基因型鉴定体系,完善生物技术与传统育种技术相结合的分子育种技术体系,实现育种技术应用的新突破。构筑科学、高效、公正、现代化的公益性品种测试体系,规模化良种生产与繁殖技术体系,种子检测技术体系。建成一批高水平技术创新平台和品种培育基地,形成市场导向的种业技术创新链。
品种创制与示范
在5~10年内,强化高产、多抗、优质、资源高效利用等性状的协同改良,培育一批具有重大突破的小麦新品种,实现主要麦区品种更新换代一次。育成新品种50个,常规品种单产比现在生产应用品种提高3%~5%,杂交种单产提高10%~15%。其中年种植面积1000万亩以上品种3~5个,年种植面积500万亩以上品种8~10个,年种植面积200万亩以上品种25~28个。良种示范推广1亿亩。
企业培育
培育2~3个具有国际竞争力的育繁推一体化现代种业集团,企业研发投入强度达到销售收入10%以上。
四、主要攻关方向
(一)种质资源研究与新基因发掘
开展小麦种质资源重要性状精准鉴定与评价;研究遗传资源多样性、生态适应性及进化等,创制具重要应用价值的新种质;研究小麦基因组变异,鉴定新基因和调控元件,发掘高产、优质、抗病、抗虫、抗逆、资源高效利用等优良新基因,解析重要性状形成的遗传机理与调控网络。
(二)关键育种技术研究
重点开展分子标记、全基因组选择、强优势组合选育、航天诱变、染色体与细胞工程、基因组编辑等育种技术研究;强化小麦高通量性状鉴定、评价技术研究,加快高通量小麦重要功能标记开发及检测技术研究与利用,建立小麦多生态区网络测试体系,提高小麦育种效率,创制新种质,培育新品种(组合)。
(三)突破性新品种创制
强化高产、多抗、优质、资源高效利用等性状的协同改良,培育一批具有重大突破的,满足市场多样化需求的高产稳产抗病优质小麦新品种。加强新技术与传统育种技术的结合,实现分子育种技术应用的突破。
(四)品种测试与试验示范
开展品种测试研究,优化试点布局,改进试验技术,完善试验手段,提高测试承载能力,提升品种测试的信息化、机械化、智能化水平。建立新品种高产高效栽培技术研发集成与展示基地。
(五)良种的制(繁)种
开展良种生产与繁殖技术研究,建设标准化、规模化制(繁)种基地,完善小麦原种生产技术操作规程,研究二系杂交小麦制种核心技术。
(六)种子加工与质量控制
强化种子加工与质量控制技术研究,研究制定种子加工与质量控制技术标准;研究种子加工中的烘干、仓储、包衣等关键技术问题,建立种子加工技术体系和技术规范。完善全程种子质量控制体系,建立种子检测技术体系和规范。
五、重点任务
(一)小麦种质资源挖掘与材料创新
开展规模化种质资源的基因型和表型精准鉴定,揭示产量、品质、水肥高效、理想株型、耐逆、抗病虫等重要性状基因的优异等位变异及其遗传效应,开发实用分子标记,搭建高效的种质资源和育种信息共享平台;发掘具有育种利用价值的优异种质资源,创制一批超高产、抗病虫害(尤其是抗赤霉病)、抗逆性(倒春寒、干旱、干热风等)强等急需的新种质。拓宽小麦种质资源的遗传基础,强化生态远缘、遗传远缘、地理远缘品种间和不同杂种优势群间基础材料的创新,创制优异杂交小麦新种质。
(二)小麦功能基因组研究
开展以功能基因组为核心,涵盖表观基因组、转录组、蛋白质组和代谢组的生物组学研究,揭示关键发育进程、栽培措施、生物和非生物胁迫因子等因素调控基因组表达的规律与机制,规模化地鉴定有重要功能与应用前景的基因、蛋白质和代谢途径,明确异源多倍体小麦中不同基因组之间的互作与基因表达改变和性状表现的关系,为在全基因组水平上协调设计和改良小麦品种提供理论指导和优异资源。
(三)小麦重要性状的遗传解析与分子基础
针对复杂农艺性状(产量、品质、养分高效、耐逆、抗病虫等)开展研究,鉴定出对目标性状有重要调控作用的主效基因,深入解析多倍体基因组中重要基因行使功能的遗传网络,挖掘关键不育基因和恢复基因,研究小麦光温敏雄性不育和恢复性遗传机理。明确复杂农艺性状变异的分子基础及其与多倍体小麦进化和驯化的关系,为小麦遗传改良提供理论指导和优异基因资源。
(四)小麦分子设计育种
完善细胞工程、航天生物诱变工程、多基因分子聚合,安全、高效、规模化的基因操作与基因组编辑等技术,与常规育种技术的紧密结合,形成多基因组装技术体系。构建分子设计育种相关数据库,研发相关育种软件和模式,提出最佳育种方案,并用于指导育种实践,培育出突破性小麦新品种(组合)。
(五)远缘杂交与分子染色体工程育种
研究高效附加、代换、削减和易位等染色体操作方法和技术、高效外源染色体片段和基因组准确识别和跟踪技术,健全分子染色体工程育种技术体系;通过远缘杂交和分子染色体工程等技术的高效融合,创制高产、优质、抗逆、抗病虫、抗穗发芽等优异种质,培育高产、优质、抗赤霉病、兼抗白粉病和条锈病的新品种。
(六)突破性新品种创制
基于我国小麦各生态区的优势与特点,通过对形态建成与生理特性的遗传改良,选育产量水平大幅度提高的超高产小麦新品种;通过对品质性状的遗传改良,选育符合市场需求的优质专用小麦新品种;通过对氮、磷、钾养分吸收与代谢功能相关性状的遗传改良,选育养分利用效率显著提高的高效高产小麦新品种;通过对主要病害抗性的遗传改良,选育多抗高产小麦新品种;通过对水分利用与抗(耐)水分胁迫相关性状的遗传改良,选育节水抗旱小麦新品种。
(七)杂种优势机理及强优势小麦杂交种创制
解析小麦杂种优势形成的遗传及分子基础。针对不同麦区的生态特点和需求,以光温敏二系法技术为主体,兼顾三系、化杀等其他途径,利用小麦生态远缘、冬春杂交和遗传远缘等模式,开展新型小麦杂种优势群构建,配制强优势杂交小麦新组合。通过开展穿梭育种和多生态区的联合鉴定,筛选适宜不同生态区的抗旱节水、高产优质、抗逆广适、资源高效利用、抗病以及适于中低产区的强优势小麦杂交种;研究不育系和恢复系鉴定评价技术,创制农艺性状优良、配合力高、开花习性和制种性状优良的不育系和恢复系;研究新型不育系、强优势杂交亲本选育技术和强优势、广适杂交种组配新模式,进一步完善二系杂交小麦技术体系。
(八)规模化测试平台建设
在主要麦区建立高通量基因型检测中心,通过深度转录组测序,明确其在生长发育关键阶段、不同生长环境中的基因表达特征和差异。应用基因组编辑以及基因诱变技术,开展规模化基因修饰和等位突变体定向筛选,建立各种突变体的资源信息库,并实现资源共享。建立株型与高产生理、抗旱节水、抗寒(冷)、氮磷钾高效利用、抗穗发芽、抗赤霉病、抗叶部及根茎部病害和抗病毒病等重要性状精准化、规模化表型鉴定平台。研究开发农艺性状采集、小区播种及测产系统,研发区域试验管理及数据处理软件系统,构建国家品种评测指标数据库。研究杂交种多生态区性状评价技术和鉴定指标。
(九)良种繁育和杂交小麦制种
研究常规小麦“三圃制”原种繁育技术,形成企业原种生产技术规程;建立一批规模化、专业化良种繁育基地,单个基地2~5万亩;完善基地的农田基础设施和农业机械设备,实现种子生产的规模化和机械化,提高生产用种安全保障能力。研究杂交小麦高效亲本繁殖和制种技术、亲本保纯及繁育技术、机械化制种技术,建立杂交小麦的规模化高效制种技术体系;研究杂交小麦良种生产综合技术标准和规范;创新杂交小麦制(繁)种、生产加工和质量控制技术,建立杂交小麦良种质量控制体系。
(十)种子加工与质量控制
开展准确、快速、高通量的小麦种子质量和种子活力检验检测技术研究,建立种子检测技术体系和规范;研究小麦种子仓储环境、病原微生物、鼠害和虫害无公害防控技术;开展小麦种衣剂成份、辅料及包衣工艺和机械研究,建立种子包衣技术体系和规范;开展提高种子活力、精选分级、种传和土传病虫害防控、种子包装、包装材料和包装工艺流程等种子处理、加工工艺关键技术研究,建立小麦种子加工技术体系和规范。研究先进适用种子生产加工设备。
附件3
玉米良种科技创新规划(2016-2020)
玉米是我国播种面积和总产均居第一位的重要粮食作物,玉米种业健康发展对保障国家粮食安全具有重要意义。为贯彻落实《国务院关于加快推进现代农作物种业发展的意见》(国发〔2011〕8号)和《国务院办公厅关于深化种业体制改革提高创新能力的意见》(国办发〔2013〕109号),制定本规划。
一、发展现状与需求
(一)现状与问题
玉米是我国重要的粮食、饲料与工业原料作物,2014年种植面积超过5.57亿亩,总产达到2.16亿吨,面积和总产均列农作物第一位。我国玉米种业发展历经了计划经济时期(1949-1978年)、市场经济初期(1978-2000年)和市场化改革与转型期(2000年至今)三个阶段。21世纪以来,我国玉米良种经历了2次更新换代,玉米杂交种覆盖率达96%以上,良种的增产贡献率超过40%,种子市值约270亿元,成为国际玉米种业的第二大市场。
农业科研院所和高等院校拥有稳定优秀的团队和丰富的种质资源,现阶段仍然是我国玉米种业科技创新的主力军之一。在农业部发布的2013-2014年玉米主导品种中,科研院所和高等院校选育品种数量在60%以上,种植面积占据较大份额。我国现有规模以上的玉米种业企业1748家,其中注册资本超一亿元的企业75家,大于3000万到1亿的企业660家,骨干企业34家。多数玉米种业企业建立健全了营销网络与市场布局,拥有育种团队和自育品种,但育种队伍水平有待提升,具有较强竞争力的品种较少。公共科研机构与企业分工布局不尽合理,尚未形成定位清晰、分工明确的玉米种业科技创新体系。
我国玉米种业科技资源分布的特点是,科教单位具有种质资源、育种技术和育种人才优势;种子企业拥有企业管理人才、种子生产基地和市场资源的优势。加强科企合作、充分发挥企业和科教单位两个主体的积极性,是加快推进我国现代种业发展的重要举措。
目前,我国玉米种业科技总体投入仍然较低,研发力量和资源分散,且低水平重复严重。育种基础研究起步较晚,育种理论和方法等原始创新薄弱,与发达国家的差距较大。突出表现是育种材料遗传基础狭窄、原创性优异种质材料缺乏,缺少适宜机械化作业和资源高效的新品种,种子生产、加工及质量检验技术相对滞后。
(二)趋势与需求
欧美等发达国家的现代玉米种业研发体系包括公共研究机构和种子企业研发机构两大部分。由国家经费支持为主的公共研究机构主要从事公益性基础性研究。种子企业以市场为导向,以品种为重点,以先进技术为核心,开展商业化育种。大型跨国种子企业在人才、技术及资金有力支撑下,建立了育种队伍专业化、田间试验规模化、实验操作程序化、质量控制标准化和数据管理信息化的研发产品线,形成了从种质资源创新、优异基因挖掘、品种培育,到良种繁育、种子加工、推广营销、售后服务等一体化的运行模式,大幅度提高了管理效率和市场竞争力。
进入21世纪,生物技术和信息技术已全面融入玉米种业,带动种业科技的深刻变革。高通量的单倍体和分子标记等育种技术开始应用于玉米新品种选育。育种目标正朝着抗虫、抗除草剂、抗旱、适宜机械化作业、优质专用以及资源高效利用方向发展。亲本繁育、种子质量检测、种子加工和包衣等技术的规模化、信息化等也成为玉米种业科技的重点方向。科技创新促进了“种质创新、品种研发、良种繁育、示范推广”的一体化。
随着我国社会经济的快速发展,饲料和工业加工对于玉米的需求呈持续增长趋势,2020年玉米消费量将达到2.45亿吨,预计缺口2000万吨。我国耕地面积持续减少,提高单产水平是增加玉米供给能力的重要途径。2014年我国玉米平均单产达到387.8公斤/亩,但不同产区的玉米单产变化较大,美国同期玉米平均单产为670公斤/亩。我国玉米单产仍然有进一步提高的空间,选育高产品种是提高单产的重要举措。
随着农业适度规模化种植模式的不断扩大,以及满足生产调结构、转方式的需求,玉米生产的全程机械化已经成为现代农业的主要发展方向。市场对成熟期含水量低、抗倒伏、适合机械收获的玉米品种需求愈加迫切。当前,我国饲用玉米用量占玉米总消费量近70%,在东北地区由于玉米收获时籽粒含水量高,玉米霉变问题时有发生,对饲料产业及其下游产业带来较大风险。优质饲料玉米越来越受到市场的重视,而选育早熟、脱水速度快的品种是生产优质饲料玉米的关键。在东华北春播区,以及黄淮海夏区对早熟密植品种的需求也有扩大趋势。当前,玉米生产结构的调整,对青贮玉米及鲜食甜糯玉米品种的需求不断增加。随着全球气候变化,我国玉米产区旱涝异常天气的发生频率有增加趋势,同时伴随着玉米病虫等危害的加剧,选育耐旱、抗病、抗倒伏的玉米品种也显得更加重要。
二、规划思路与原则
(一)规划思路
规划的总体思路是贯彻落实“国发〔2011〕8号”、“国办发〔2013〕109号”和“国发〔2014〕64号”文件精神,建立以玉米品种选育为导向,以企业为主体,以科企合作为纽带,以产学研结合为平台的玉米种业科技研发产品线。
充分发挥市场在种业创新资源配置中的决定性作用,构建具有全球竞争力的具有中国特色的玉米商业化育种体系,重点支持育繁推一体化种业企业提升自主创新能力。通过科企紧密合作的产学研联合攻关模式,联合国内优势研发力量,协同攻关,按玉米主产区域建立若干育种科研平台。瞄准我国未来种子市场对玉米品种的需求,突破种质创新、新品种选育、高效规模化制种、种子加工及质量控制等关键环节的核心技术,全面提高玉米种业科技自主创新能力。
(二)基本原则
遵循现代育种技术创新链
围绕玉米育种技术创新产业链的种质创新、新品种选育、规模化制种、种子加工及质量控制五个大环节,设计目标任务,进一步发挥科研院所和高等院校在种质创新和技术创新的优势,推进企业在新品种选育、种子生产和品种推广的主导地位,发挥市场对技术研发方向和创新要素配置的导向作用,引导企业建立覆盖全产业链的商业化育种体系。
按区域设计攻关任务组织攻关
按照我国玉米种植生态和区域分布,选择玉米主产区为目标区域,针对目标区域的品种需求,制定育种目标和技术路线,以及相应的考核指标和任务。在不同区域内选择骨干企业与优势科研院所和高等院校共同承担国家良种攻关任务。
充分发挥企业和科教单位两个主体的积极性
针对我国现阶段种业科技资源分布特点,以及科技项目全产业链设计的思路,在优良基因挖掘、资源创新和技术研发等公益性和基础性研究领域积极发挥科教事业单位优势;在新品种选育及产业化等应用研究领域积极发挥企业的主导作用,充分利用企业和科教事业单位各自的优势,建立具有中国特色的现代种业创新体系,共同完成国家科技攻关任务。
坚持产学研合作
以提高企业自主育种创新能力为核心,以实现玉米良种选育为目标,以合作共赢为前提,建立利益共享、风险共担的合作机制。在政府政策法规的指导下,坚持市场配置资源的基本原则,充分发挥市场的决定性作用,严格按照市场经济机制规范合作行为。积极发挥产业科技联盟的作用,鼓励重点骨干种子企业按照市场机制组成产学研联合体,承担联合攻关任务。
发挥企业在种业科技创新中的主体作用
充分发挥财政资金的引导作用,促进企业的种业科技创新。企业与科教事业单位签合作协议,明确双方权益。取得的成果由牵头企业优先开发,成果发明人、发明单位与开发企业按照预先达成的协议获得成果转让收益提成。国家对攻关取得的重大成果优先实行品种后补助,加快成果推广。
三、规划目标
(一)总体目标
到2020年,实现我国玉米单产每亩450公斤以上,玉米主产区良种全覆盖;东北、黄淮海和西北地区基本实现机械化,播种机械化达到80%,收粒机械化50%以上;西南地区20%左右种植面积实现机械化播种与果穗收获。
基于玉米现代育种技术创新链,建立国家级的系统化、规模化、流程化、信息化的现代育种体系。创造一批具有自主知识产权的优异种质资源。在基因型和表型分析、单倍体诱导鉴定、育种程序信息化等重大关键技术上取得突破。育成一批适合不同生态区的国审(含骨干企业绿色通道)、省(区)审新品种。实现新一代良种全面更新换代,累计推广2亿亩以上。显著提高玉米杂交制种的科技水平和质量,制种技术达到国际先进水平;实现玉米种子质量控制与国际先进标准接轨,显著提高种子加工质量。
(二)具体目标
种质创新:创造在产量、耐逆性、抗病虫、抗倒性、品质、脱水速率等特性方面优良的自交系300份以上,其中突破性自交系30个以上。
核心技术:研制高效、快速、高通量、低成本的全基因组基因型分析技术5套,高通量的精准表型分析∕鉴定技术8套;选育10个诱导率在15%以上的诱导系,集成加倍率在20%以上且可规模化应用的加倍技术5套,研究单倍体快速鉴定技术5套;开发育种程序软件包1套,实现信息实时共享。建立现代商业育种技术体系,实现育种规范化、系统化、流程化、规模化。
品种创制:针对东华北春玉米、黄淮海夏玉米、西南玉米、西北玉米等主要玉米生态区的生产和市场需求,育成比当地对照品种增产5%以上的国审(含骨干企业绿色通道)新品种50个以上,省(区)审新品种300个以上,其中突破性新品种10个以上。
品种产业化:实现新一代良种全面更新换代,累计推广2亿亩以上。实现杂交种生产标准化、规模化。研究制种新技术新方法,降低制种成本、提高制种纯度、种子纯度和活力。研究示范机械化去雄技术、不育化制种技术,实现细胞质类型多样化、不育系类型多样化,降低制种风险,使30%制种田实现不育化制种。优化和集成种子加工技术,使种子生产加工标准化,杂交一代种子发芽率≥95%、纯度97%以上、净度99%以上,种子活力显著提高,满足单粒播种要求。
企业培育:培育3~5个具有国际竞争力的育繁推一体化现代种业集团,企业研发投入强度达到销售收入10%以上,力争1个种子企业进入世界种业前10强。
四、主要攻关方向
(一)优异基因发掘与种质资源创新
发掘高产、优质、抗逆、抗病虫、资源高效利用、适应机械化等性状的关键基因,开发紧密连锁分子标记和功能标记;研究复杂性状遗传基础,解析基因互作与调控网络;克隆重要性状功能基因,挖掘最优等位基因。开展种质资源重要性状表型鉴定、基因型鉴定与遗传分析,筛选有育种价值的优异种质资源;创制满足未来育种需求的抗逆、耐旱、抗病、抗虫、出籽率高,特别是籽粒脱水快、适宜机收的突破性自交系。完善种质资源数据库,整合表型、基因型等数据信息,建立种质资源共享、信息反馈和产权保护制度。
(二)关键育种技术研究
发展高效、快速、高通量、低成本的全基因组基因型分析技术;强化玉米育种主要目标性状的高效精准表型分析与鉴定技术,突破玉米单倍体诱导率和加倍率,完善加倍单倍体快速鉴定技术;研究玉米分子辅助选择技术,突破玉米抗倒、适合机械收获和生物与非生物胁迫等性状改良的瓶颈;开发育种程序软件包,实现信息实时共享;研究多种育种技术融合,实现育种规范化、系统化、流程化、规模化,加快传统的经验育种向设计育种的转变。
(三)突破性新品种培育
针对不同生态区玉米生产条件和市场需求,选育高产稳产、品质优良、资源高效、环境友好、优质安全的优良品种,以及市场需要的青贮玉米及鲜食甜糯玉米品种;突破适合全程机械化的强优势新品种选育,争取在我国东北、黄淮、西南等玉米主产区实现重大突破;完善高效良种良法配套栽培技术。
(四)品种测试与试验示范
在不同区域,建立大规模高通量的新组合测试技术体系,开展品种与区域生态条件的互作研究,加强新品种试验示范;加强规模化、数字化、机械化操作测试技术集成;强化信息管理系统建设,建立国家公益性信息管理系统,突破全国性数据交流和共享瓶颈;鼓励引进先进的品种测试机械、设备和软件,提高测试的效率。
(五)良种的制(繁)种
研究提高杂交种制种产量、保证纯度、降低成本新技术。培育玉米C型和S型雄性不育系;探索隐性核不育基因在良种繁育中的应用途径,以及玉米无隔离制种技术,开发新型玉米杂交种制种技术;研究规模化不育系制种和机械化去雄配套技术;研究高效规模化制种栽培技术,提高规模化制种产量,降低制种成本。
(六)种子加工与质量控制
研究果穗收获、烘干、脱粒过程中零损伤加工技术;种子分级、包衣、包装、贮藏的标准化加工技术;提高种子活力和降低加工成本新技术;种子质量系统控制技术。创建适合我国国情的种子快速安全脱水系统和加工流程技术体系;开展新一代分子标记SNP的玉米分子指纹技术研发,提高种子纯度,特异性和真实性检测技术。
五、重点任务
(一)玉米种质资源挖掘与材料创新
开展玉米种质资源精准鉴定,筛选优质、抗病虫、抗逆、资源高效利用、适合机械化作业、广适等优异种质资源;开展基因型高通量鉴定,阐明种质资源结构与功能多样性,发掘重要性状基因的优异等位变异;开展种质资源大数据构建,实现种质资源信息的系统集成与共享利用;创制抗逆、耐旱、抗病、抗虫、出籽率高、籽粒脱水快、宜机收的育种新材料和突破性自交系。
(二)玉米功能基因组研究
开展高产、优质、抗病虫、抗逆和资源高效利用等重要性状的功能基因组研究,发掘具有重要利用价值的功能基因和调控元件,明确其功能及作用机制;开展重要性状的代谢组与蛋白组学研究,解析重要性状形成的DNA-代谢产物网络、蛋白互作网络;建立表型组、基因组、表观组、转录组、蛋白组、代谢组等组学研究信息平台。
(三)玉米重要农艺性状形成的分子基础
研究产量、品质性状形成的分子基础,明确其遗传机制及调控网络;研究抗逆和抗病虫性状形成的分子基础,明确生物及非生物胁迫信号感知、传递、应答的分子机制及调控网络;研究养分及水分高效利用性状形成的分子基础,解析对N、P、K和水分吸收、运输及利用的分子机制及其调控网络;研究适宜机械化作业性状形成的分子基础研究,阐明相关性状形成的器官发育分子机理;研究杂种优势形成的遗传机理及分子调控。
(四)玉米分子设计育种
定位高产、优质、抗逆、抗病虫、资源高效利用、适应机械化等重要性状基因,获得紧密连锁分子标记;整合重要性状的表型、基因组及蛋白质组等数据库,构建品种分子设计信息系统;研究复杂性状主效基因选择等技术,完善多基因分子聚合技术;与常规育种相结合,建立基于品种分子设计的高效育种技术体系;聚合优异基因,创制育种新材料和新品种。
(五)玉米良种培育
针对我国东华北春玉米区、黄淮海夏玉米区、西南及南方玉米区、西北玉米区的玉米产业发展需求,加强现代玉米育种技术研究与集成,建立不同生态区域的高效育种技术体系及规模化、数字化、机械化新组合测试体系;强化优异种质改良与创新,创制高配合力高产多抗适合机械化的骨干自交系,选育高产稳产、品质优良、资源高效利用、环境友好、优质安全的优良普通玉米和特用玉米新品种,高效规模化生产杂交种;完善高效良种良法配套栽培技术,加快示范应用。
(六)玉米强优势杂交种创制
研究玉米杂种优势利用的种质基础,发掘并创建杂种优势群及其利用模式;研究杂种优势安全高效利用技术,开展品种、优势群间杂种优势利用技术,强优势杂交种亲本快速选育技术与杂交种组配模式,杂种优势预测与利用技术研究,建立和完善杂种优势分子育种技术体系;创制新型雄性不育系及恢复系,突破性育种新材料,选育适宜机械化生产的耐密、耐旱、高产、稳产、多抗的强优势玉米杂交种新品种;研究规模化高效安全制种技术体系。
(七)玉米规模化制种技术
开发新型玉米杂交种制种技术,研究规模化不育系制种和机械化去雄配套技术;健全制种农艺与农机融合的高效高产高质制种技术体系;制种管控信息技术;亲本保纯及繁育技术;种子健康快速检测关键技术。研究果穗收获、烘干、脱粒过程中零损伤加工技术;种子分级、包衣、包装、贮藏的标准化加工技术;提高种子活力和降低加工成本新技术;种子质量系统控制技术。
附件4
大豆良种科技创新规划(2016-2020)
大豆是重要的粮油兼用作物,是关系国计民生的重要基础性、战略性物资,大豆种业已成为确保国家粮食安全和人民健康的重要议题。为贯彻落实《国务院关于加快推进现代农作物种业发展的意见》(国发〔2011〕8号)和《国务院办公厅关于深化种业体制改革提高创新能力的意见》(国办发〔2013〕109号),制定本规划。
一、发展现状与需求
(一)发展现状
大豆在我国种植广泛,形成了北方春大豆区、黄淮海夏大豆区和南方多作大豆区三大主要种植区。2014年我国大豆种植面积1.02亿亩,其中北方春大豆生产区为0.57亿亩,黄淮海夏大豆生产区为0.25亿亩,南方大豆生产区为0.2亿亩。全国大豆良种覆盖率达96%以上,对大豆增产贡献率超过40%;2014年全国大豆种子用量为4.74亿公斤,商品化率达到63.3%,市值约为23.04亿元。
我国是大豆的发源地,有世界上最丰富的野生大豆资源和数以万计的地方农家品种,是大豆资源最丰富的国家。我国大豆育种技术和品种选育在国际上已占有重要地位,取得了长足进展。建国以来,在生产上,大豆品种先后经历4~6次大的更新换代,使大豆产量提高了140%,推动了我国大豆生产的发展;大豆杂种优势利用研究处于世界领先地位。随着现代生物技术的发展,克隆了大豆抗病、抗逆、抗虫、产量性状、品质性状、广适性等一系列基因,分子标记辅助育种技术也取得了重要进展。目前,我国已拥有一批抗病虫、抗除草剂、优质、抗旱、早熟等基因的自主知识产权和核心技术,已从大豆种质资源大国转变为基因知识产权拥有大国,并逐渐成为世界大豆种业科技创新的中心之一。据不完全统计,目前,我国有155家主要科研院校和815家具有经营许可证的大豆种子企业,有骨干育种专家900余人,每年育成约100个大豆新品种并应用于生产,我国大豆品种的自育率接近100%。
虽然我国大豆育种技术和品种选育在国际上已占有重要地位,取得了长足进展,但我国大豆种业目前仍面临诸多亟待解决的问题。一是基础研究与新品种培育脱节、种质创新与技术创新能力严重不足,导致突破性育种技术和关键育种材料缺乏;二是品种研发的组织方式不适应当前形势,低水平重复使得育成品种同质化问题严重;三是适应不同区域栽培的高产、优质、抗病虫、抗逆、广适性、适宜机械化、轻简化生产的主栽品种不足;四是适应市场经济变化及有效应对气候变化和日趋严重的逆境品种与技术储备不足;五是商业化育种技术体系尚未成形,国内大多数大豆种业企业规模小,研发力量薄弱,经营、技术和人才等水平与现代种业要求相距甚远。
(二)趋势与需求
粮食安全始终是关系到我国社会稳定和经济发展的战略问题。按照我国大豆消费量增长率预测,到2020年,我国大豆年需求量将超过1亿吨,而我国大豆自产严重不足。因此,必须高度重视提升大豆良种科技的自主创新能力,争夺产品开发和技术研发国际制高点,保障我国大豆种业安全。
面向生产和消费市场,加强种质和品种创新,是我国大豆育种的主要任务
优良品种是确保大豆高产、优质、稳产的重要基础。为此,要根据我国现代农业的发展和国际大豆育种方向,面向生产,面向市场,加强种质创新,重视有重大应用前景材料的创制,选育适应不同区域栽培,不同市场需求的高产/超高产、优质、抗病虫、抗逆、广适性、适宜机械化、轻简化生产的大豆新品种。
强化现代育种新技术创新,是提高我国大豆育种水平的关键
目前,我国分子辅助育种技术还没有真正应用到大豆育种实践中;我国强优势和高制种产量的大豆杂交种选育仍是制约杂交种产业化的瓶颈。因此,要加速开发和完善分子标记辅助育种、分子设计育种和杂种优势利用等现代育种技术体系建设,实现大豆种业产业化发展,支撑我国大豆育种水平的提升。
科企合作,平稳推进商业化育种是我国种业的发展趋势
由于我国大豆种子企业研发能力与发达国家企业间差距极大,要保持和加快我国种业的快速发展,必须强化科企合作的创新模式,加快培育企业创新的主体地位。通过种业集团与科研单位、大学以资源共享、人员共享、实验平台共享等进行合作育种、委托育种、品种权转让以及入股和收购等多种形式的合作,加快提高企业的研发能力,提高品种的创新水平,平稳推进我国大豆商业化育种进程。
二、规划思路与原则
(一)规划思路
按照“国发〔2011〕8号”和“国办发〔2013〕109号”文件的整体规划和要求,围绕“夯实研究基础、突破前沿技术、创制重大产品、培育新兴产业、引领现代农业”总体思路,以发展现代大豆产业、保障国家粮食安全和促进农民增收为目标,针对不同大豆产区、不同生产方式,深入开展种质创新、新基因发掘、育种理论与技术创新等公益性、基础性研究,在支持大豆公益性育种的同时,逐步建立商业化育种体系,使企业成为育种创新主体,加强科企合作,形成产学研一体的协同攻关模式,推进种业产业化,确保国家粮食安全。
(二)基本原则
坚持原始创新,强化公益性基础研究。鼓励科研院所和高等院校加强大豆公益性基础研究,系统规划研究重点和内容,加快研发适应现代大豆种业发展的新方法、新技术、新材料,不断提升我国大豆科技创新能力。
坚持科企合作,探索大豆育种新机制。坚持遵循市场经济规则,重视大豆育种的公益性特点,稳定公益性育种,体现国家战略目标,促进产学研紧密结合,建立以企业与科研单位有机结合的商业化育种新机制,鼓励育繁推一体化种业企业加大科研投入,促进种业企业创新能力和国际竞争力的大幅提升。
坚持统筹规划,促进全产业协调发展。不同产区大豆育种攻关目标各有侧重,培育适应不同区域栽培的高产/超高产、优质、抗病虫、抗逆、广适性大豆新品种,加速大豆良种产业化。重视加工型、食用型、鲜食菜用大豆等优质专用新品种选育,加速大豆良种产业化,促进大豆产业全面协调发展。
三、规划目标
(一)总体目标
以突破性大豆新品种培育为核心,以大豆优异基因挖掘、种质创新和育种技术创新为关键,以新品种产业化为目标,重点突破种质创新、新品种选育、高效高质繁育、加工流通等关键环节核心技术,提高种业科技创新能力;充分发挥市场在种业资源配置中的决定性作用,建立具有中国特色的科企合作、利益共享的产学研联合攻关模式,提高企业自主创新能力,逐步确立起以企业为主体的商业化育种技术体系,创新育种方法、技术、创制出一批新材料、新品种,加快推进现代种业发展,为保障国家粮食安全、种业安全和现代农业发展提供科技支撑。
(二)具体指标
资源鉴定:在表型和全基因组水平上精准鉴定大豆种质资源2000份,构建表型和基因型数据库,为大豆育种的遗传基础拓宽奠定物质基础。
种质创新:分离和解析具有自主知识产权的大豆产量、品质、抗病、抗逆、营养高效等重要农艺性状基因20~30个;明确重要性状基因调控网络;发掘主效、稳定QTL 50~60个;创制优异育种新材料90~100份。
核心技术:在育种方法、基因发掘、种质创新、品种测试、良种繁育、种子加工贮藏与质量控制等关键环节,形成一批种业关键核心技术,建成一批高水平共性技术创新平台和品种培育基地,基本形成市场导向的种业技术创新链。
品种创制:培育满足农业生产转型发展的大豆新品种80~100个,产量比区试对照品种提高5%以上,抗花叶病毒病、灰斑病,品质达到国家优质标准;其中重大新品种8~10个,每个重大新品种年推广能力200万亩以上。
品种产业化:累计示范推广大豆良种1亿亩,使良种在农业增产中的贡献率达到50%以上。
企业培育:培育2~3个具有国际竞争力的育繁推一体化现代种业集团,企业研发投入强度达到销售收入10%以上。
四、主要攻关方向
(一)优异种质资源鉴定与重要新基因发掘
开展国内外各地区大豆资源的收集和引进,特别是对具有重要或特殊用途的大豆种质资源进行大规模的精准化鉴定,发掘出一批具有重要利用价值的种质,提高优异种质资源的利用效率。建立中国大豆种质资源表型信息和分子信息数据和材料共享平台。创建用于拓宽大豆遗传基础的群体种质,创制具有重要育种价值的优异基因资源,研究特异种质创制新方法。采用现代分子生物技术与方法挖掘和解析高产、优质、抗病、抗逆、广适性、营养高效、生理活性物质通路、蛋白质通路等重要农艺性状新基因。继续开展我国特有原始资源及各地区大豆的重测序工作,深入解析大豆基因组。
(二)重大育种技术与材料创制
加强分子设计育种和杂种优势利用等现代育种技术研发与利用,提高大豆育种效率和水平。深入开展大豆重要性状基因/QTL的精细定位与分子标记开发,重点开发SNP等功能标记。建立高效、高通量分子辅助育种技术体系,提高选择效率与准确性。创制生产急需突破性育种新材料。进一步完善大豆杂交制种技术,提高制种产量,选育强优势和高制种产量杂交种,实现杂交种产业化。
(三)重大新品种选育与试验示范
实现超高产大豆品种选育上的突破,同时培育适应不同区域栽培的高产、优质、抗病虫、抗逆、广适性、环境友好型大豆新品种。北方春大豆区要重点培育早熟、秆强耐密型、高附加值、蛋白含量较高、耐旱、耐低温、抗病虫、适于大面积机械精准化栽培的新品种;黄淮海大豆产区要培育株型紧凑、适于麦茬免耕栽培、耐高温等逆境、秆强抗倒、蛋白含量高、抗病虫的大豆新品种;南方多作大豆区要培育耐荫、秆强、抗病虫、耐酸铝等逆境、适于间套作和菜用大豆加工型的大豆新品种。同时,培育耐受极端环境、养分高效利用等环境友好型及抗病虫大豆新品种。强化优质育种,加强高蛋白、豆浆与豆腐品质优、鲜食、小粒或超大粒、高油酸、高异黄酮、高维生素E、高叶黄素等优质食用加工型大豆新品种选育,满足我国食用大豆消费对专用品种的需求。
(四)良种繁育与产业化关键技术
面向大豆主要优势产区,建设布局合理、规范化的新品种测试体系;加强大豆品种区域试验及联合评价网络建设,完善品种测试评价指标,加强品种特异性、抗病性和抗(耐)逆性鉴定;研究种子DNA指纹检测技术;开展大豆规模化良种生产和繁殖技术研究,强化大豆商业化育种的良种繁育体系建设;建立覆盖大豆种子生产全过程的关键种子质量检验与加工技术以及相关技术规程,强化大豆种子加工与质量控制技术研究,提高种子质量和种子生产效率。
(五)公益性大豆育种平台基地建设
统筹建设高水平规模化的公益性大豆育种基础研究平台,包括基因资源信息库、规模化表型与基因型鉴定平台、规模化育种材料创制平台等,快速提升重要种质资源基因挖掘、分子育种等新兴技术开发应用能力。
(六)大豆种业龙头企业培育
支持有实力的大豆种子企业通过整合区域种业要素与资源,形成较为完善的大豆品种研发、繁育与示范、生产与加工、销售与服务体系,建立商业化育种模式与机制,培植具有较强自主创新能力和核心竞争力现代大豆种业企业。
五、重点任务
(一)大豆种质资源挖掘与材料创新
精准鉴定和发掘大豆产量、品质、抗性、株型、生育期、养分高效等重要性状基因的优异等位变异,搭建高效的种质资源表型和育种相关信息共享平台;开展抗倒伏、抗病虫、耐逆(盐碱、酸铝、高低温、旱涝、荫蔽)、籽粒营养与保健成分等关键基因/QTL的挖掘,开发实用分子标记;利用核雄性不育系培育高产优质多抗大豆轮回选择群体,选育具有突出性状的育种亲本材料;综合利用突变、杂交等技术,创制一批目标性状突出、产量高、抗性好、综合农艺性状优良、适应性广、适宜机械化作业的大豆新材料。
(二)大豆基因组学研究
研究大豆优异种质资源形成与演化规律,解析骨干亲本形成的遗传基础;克隆控制高产、优质、抗逆、抗病虫、资源高效利用、生长发育等重要性状的关键基因,解析基因功能,阐明产量、品质、抗性等重要性状遗传机理、基因表达调控网络、代谢途径调控机制;研究大豆光周期、抗病、株型、蛋白和脂肪、异黄酮、叶黄素和维生素E等合成通路的分子调控机制;利用表型组、基因组、表观组、转录组、蛋白组、代谢组等组学技术,阐明重要性状的DNA-代谢产物网络、蛋白互作网络、转录调控网络和基因调控网络。
(三)大豆分子设计育种
定位高产、优质、抗逆、抗病虫、资源高效利用等重要性状基因,获得可供育种利用的分子标记;利用遗传学、育种学、基因组学和生物信息学的理论和方法,构建分子设计育种的理论体系,实现目标基因的高效重组;研究基因组编辑技术;通过高通量基因型鉴定、有利基因聚合和改良、分子育种等育种技术,设计培育聚合高产、优质、抗病虫、抗(耐)逆、养分高效、抗倒伏等多个优良性状基因的大豆新材料、新品种。
(四)大豆新品种创制与示范
依据不同大豆产区生态特点和育种目标,利用杂交、回交、环境胁迫筛选和基因型鉴定技术,建立常规育种和分子育种相结合的大豆高效育种技术体系,重点培育目标性状突出、适应机械化生产的优质高产广适多抗新品种。
(五)大豆强优势杂交种创制
开展大豆杂种优势形成的遗传机理及分子调控。采用常规和分子育种技术相结合方法,进行优良基因资源合理组配与利用,挖掘和创制强优势骨干亲本,构建强优势杂交种核心种质群体;结合准确、高效的鉴定方法,选育高制种产量和高优势的“两高”杂交种;优化昆虫、环境、作物三要素的调控技术,大幅度提高制产量。实现大豆杂种优势利用领域关键核心技术的重大突破,培育超高产、优质、广适、多抗的强优势大豆杂交种。
(六)大豆良种培育
利用大豆种质资源精准评价、常规育种与分子育种结合、品种高效测试、种子产业化生产、信息化管理等技术,构建分工合理、流水线式的商业化育种技术体系。面向不同大豆产区,以提高产量、改善品质、增强抗性为重点,强化多性状的协调改良,创制目标性状突出、适宜轻简化和机械化、综合性状优良的突破性大豆新品种。
(七)大豆制繁种
研究高质高效大豆种子生产技术、机械化制(繁)种技术、原原种扩繁技术;种子DNA指纹检测技术;建设大豆原种扩繁基地;创新大豆种子生产加工和质量控制技术,建立良种质量控制体系;突破杂交大豆规模化制种关键技术。
附件5
棉花良种科技创新规划(2016-2020)
衣食住行衣为首,丰衣足食衣在先,棉花种业事关国计民生。为贯彻落实《国务院关于加快推进现代农作物种业发展的意见》(国发〔2011〕8号)和《国务院办公厅关于深化种业体制改革提高创新能力的意见》(国办发〔2013〕109号),制定本规划。
一、发展现状与需求
(一)现状与问题
我国是世界棉花生产、消费和进口第一大国,同时也是纺织服装生产贸易第一大国。棉花是我国重要的经济作物和纺织工业原料,涉及近1亿棉农的生计和2000万纺织工人的就业;作为主要棉副产品的棉籽油是我国第四大食用油。据国家统计局统计,2014年我国棉花播种总面积6328.6万亩,全国棉花总产量616.1万吨,棉花单产97.4公斤/亩。我国棉花最高年消费量1200万吨,占世界棉花消费量的50%,棉花供需矛盾十分突出。
我国棉花育种科技和应用整体处于国际先进水平,部分领先。国产转基因棉花新品种的培育和大面积推广应用全面提升了我国棉花产业的国际竞争力,降低了棉花生产成本,减少了农药危害,保护了生态环境,成为我国农业转基因技术创新和应用的典范。随着现代生物技术的发展,二倍体棉花(雷蒙德氏棉和亚洲棉)以及四倍体棉花(陆地棉)全基因组遗传图谱绘制相继完成,对于提升我国棉花科研水平,促进高产、优质、抗逆等重要性状形成的分子机制解析、棉花分子育种和新品种的选育具有重要意义。据不完全统计,目前全国有60个大专院校及科研院所从事棉花科技及育种研发;204个涉棉种业企业注册资金3000万元以上;每年育成60个左右棉花新品种并应用于生产。近五年来,通过国家审定的棉花品种共计43个。
目前,我国棉花产业现状不容乐观,产业安全问题愈加凸显。主要表现在以下四个方面:第一,植棉面积逐年下降,棉花供给安全受到严重威胁。2014年我国棉花种植面积较2008年下滑26.75%,为近10年来最低水平,且呈进一步下滑趋势。目前,我国年均进口棉花400多万吨,已经成为继大豆之后的第二大进口农产品。第二,植棉成本逐年增加,棉农积极性受挫。随着工业化、城镇化进程加快,大量农村劳动力转移到城市,棉花生产用工成本大幅上升。同时,种子、地膜、农药等农业生产资料价格上涨,植棉比较效益越来越低,严重影响了棉农植棉积极性。第三,棉花生产全程机械化程度低。我国棉花生产一直沿袭以人工为主的精耕细作型生产方式,目前是大宗农作物中机械化程度最低的,已远不能满足现代农业发展的需求。第四,棉花种植进一步向旱碱瘠薄地转移,生产条件日益恶化、生产风险不断加大。气候异常、盐碱干旱、地膜污染和病虫危害加重,造成棉花年际间、地区间产量变幅较大,资源环境约束趋紧,严重影响棉花稳产增产。
(二)趋势与需求
为保障粮食安全并发展棉花生产优势区域,我国未来棉花产业将实施“西进、东移、北上”的重大战略转移。以发展西北内陆棉区为主,重点推动山东黄河三角洲、河北黑龙港、江苏滨海盐碱地区、长江中游沿江平原和丘陵旱地等地区棉花生产,培育内蒙等高纬度植棉区域。同时,以新疆棉区为技术转移中心,扩大与中亚和南亚地区国家的科技合作,拓展和充实新丝绸之路经济带。因此,必须高度重视提升棉花良种科技自主创新能力,抢占产品和技术制高点,确保我国棉花种业安全。
产学研合作是提升棉花种业企业创新能力的重要途径
我国棉花种业起步较晚,但发展迅速,已形成种质资源、育种技术、品种培育、良种生产与加工的完整产业链条,成为转基因抗虫棉研发强国。面向新时期棉花产业发展需求,品种尚需进一步适应机械化和优质化,良种繁育体系需进一步健全。科教单位与企业紧密合作,产学研用有机衔接,是协同推进我国棉花种业技术创新和产业化的重要途径。
新基因、新材料创制是选育突破性棉花品种的先决条件
主产棉区病虫草危害、低温冷害、高温干热、盐渍化、干旱等生产灾害频发,对棉花可持续发展和效益提高形成严重威胁。发掘重要性状关键基因及与重要性状紧密连锁的分子标记,通过棉花特异种质资源创新、挖掘以及分子育种技术,将抗逆与优质、高产等性状聚合,创制新材料,满足主产棉区对多抗、优质、高产、广适棉花新品种的需求。
突破性新品种选育是棉花产业战略转移的重要基石
随着生产方式转变,棉农急需高产高效、管理简化和适于机采的棉花品种。由于不同棉区生态及耕作制度的差异,需要培育不同特性的高产高效品种,以适应不同种植区对高产品种的需求。棉花是劳动密集型的大田经济作物,种植管理复杂,从种到收有40多道工序,管理用工多,生产成本高。因而,培育轻简化品种、实现棉花轻简化生产是今后棉花生产发展的必由之路。在棉花产业发展过程中,棉花采收始终是制约植棉效益提高的关键环节,培育早熟、丰产、适应机械化采收的品种,以适应棉花生产方式转变的需求。
二、规划思路与原则
(一)规划思路
按照“国发〔2011〕8号”和“国办发〔2013〕109号”文件的整体规划和要求,积极探索建立中国特色的棉花种业科技体系,推进育繁推一体化种子企业和优势科教单位协同合作,构建以产业为导向、以企业为载体、以基地为依托,产学研相结合、育繁推一体化的现代育种体系,提升我国棉花种业创新和转化能力。
(二)基本原则
以培育具有重大应用价值和自主知识产权的棉花新品种为重点,以提升我国棉花科技创新能力和创新效率、强化种业发展核心竞争力为目标,大力推动科研单位、高校和棉种企业的科技资源高效配置,形成“产、学、研”相结合的科企合作模式,培育突破性棉花新品种,为棉花产业健康稳定发展提供强力支撑;通过种子企业加大科研、转化和应用的投入,加强对自主创新品种的保护力度,推动育种成果向企业转移,培育 “育、繁、推”一体化、创新能力强的具有国际影响力的棉花种业企业集团。
三、规划目标
(一)总体目标
由国内优势单位牵头,联合具有较强研发能力和特色的科研院所、大专院校和企业,开展产学研合作和育繁推一体化研发。发挥棉花抗旱耐盐碱优势,以轻简化植棉为突破口,实现棉花生产高产、优质、高效。到2020年,建立自动化、高通量的棉花种质资源鉴定、品种分子检测技术体系以及商业化种子检测平台;完善高校、研究所与种业企业科企合作运行机制,通过“产、学、研”紧密结合的育种创新联合体,在资源材料、重大品种以及人才储备上取得突破;孵化“育、繁、推”一体化、具备国际竞争力的棉花种业企业,并以中亚为突破口,推进实施棉花种业“走出去”战略。
通过科企合作,开展早熟和中早熟、机采棉、强优势杂交棉和常规棉新品种的培育;建立面向全国三大主产棉区的新品种(系)测试体系;加强新品种(系)示范推广基地、核心区、辐射区、中试和生产线等推广网络的构建。以品种为导向,推进种质资源开发、育种材料创制、优良品种培育、种子生产加工、良种良法配套、品种示范推广和技术服务一体化,逐步形成“分工明确、布局合理、协作紧密、运转高效”的新型棉花产学研合作格局。
(二)具体目标
种质创新:筛选优质、抗旱、耐盐碱、抗病虫、早熟等目标性状突出的资源材料400~500份,发掘和定位重要性状功能基因和标记80~100个,创制优异育种新材料40~50份。
核心技术:在育种方法、基因发掘、种质创新、品种测试、良种繁育、种子加工贮藏与质量检测控制等环节,形成棉花种业关键核心技术3~5套。建成高水平共性技术创新平台和品种培育基地8~10个,基本形成市场导向的种业技术创新链。
品种创制:创制适合轻简化、机械化生产的高产、优质、早熟、抗逆棉花新品种20~30个,满足不同棉区生产条件、种植方式以及纺织工业新需求。
品种产业化:建立规模化、标准化、现代化的高效棉花良种繁育基地5~8个,示范推广良种3000万亩,良种增产贡献率50%;棉花良种覆盖率80%以上。
企业培育:培育具备国际竞争力的“育、繁、推”一体化现代棉花种子企业2~3家;企业研发投入强度达到销售收入3%~5%。
四、主要攻关方向
(一)种质资源研究与新基因发掘
开展棉花重要种质资源的收集、鉴定、评价与利用,建设覆盖我国棉花种质资源库的棉花种质信息网络和共享服务平台,支持种质资源高效利用和共享,完善棉花种质资源保护、研究、管理与服务创新体系。发掘野生棉及特异种质资源中的优异基因,并提出育种利用途径,拓宽育种亲本的遗传基础,创制一批能够支撑现代种业发展和原始创新的优异种质资源和基因资源。
(二)关键育种技术研究
开展以棉花全基因组序列为基础的品种分子设计育种理论与方法研究,建立规模化、自动化、安全、高效的棉花分子育种技术体系和平台,支持以安全为前提的转基因产业化,完善棉花检测和评估系统,强化独立研发、安全评价与安全管理能力,突破一批高效、精准、定向化分子育种技术。
(三)棉花突破性新品种培育
开展复合多抗,兼顾养分高效利用、资源节约、环境友好的棉花新品种选育研究,建设满足不同棉区生产需求的高效育种技术平台和生态育种试验站,完善早熟、高产、优质和适合机械化的育种技术体系,支持育繁推一体化种子企业聚集育种材料、技术、人才等资源要素,扩大商业化育种规模,快速提升种业科技创新能力,建立自主创新的科研育种体系,选育适宜轻简化、机械化的突破性棉花新品种。
(四)品种测试与试验示范
开展种子市场规模化和标准化品种鉴定、综合技术集成与示范工作,建设国家品种监测与示范网(站),建立“产、学、研”相结合的科企合作运行机制,支持研制新品种区域试验、生产试验、品种保护测试和品种引进鉴定规范与标准,完善新品种检测和查询体系,实行品种审定与品种保护统一标准样品制度,结合轻简化植棉、病虫害绿色防控,实现棉花农艺农机融合的标准化种植模式及示范带动新突破。
(五)良种制(繁)种
开展育种家种子—原原种—原种—良种的四级种子生产技术、杂交棉简化制种技术、常规棉高产高效繁育技术等关键技术研究,建立棉花良种繁育标准及杂交棉制种规程。根据品种要求,整合高保真亲本繁育技术、高效制种技术、种子质量监控技术等,组装形成棉花品种高效繁育技术体系。支持棉种企业开展棉花良种的制(繁)种工作,完善良种良法集成配套。强化棉花种子生产专业化、管理规范化、经营集约化、服务社会化,突破棉花品种选育、繁殖和推广一体化的良种繁育新体系。
(六)种子加工与质量控制
对棉种制种过程中轧花、剥绒、脱绒、包衣、包装等流程进行工艺优化和技术改进;建设一批标准化、规模化、集约化、机械化的稳定优势种子生产基地,支持科研院所与大中型企业联合实施以分子标记技术为基础的高通量种子质量检测技术规范,完善棉种加工管理技术标准体系、种子加工和检测平台以及质量追踪监控技术体系,强化种子加工设备现代化、操作程序化、工艺科学化、质量标准化;突破形成职责明确、手段先进、监管有力的种子管理体系,显著提高优良品种覆盖率。
五、重点任务
(一)棉花核心种质创制及重要性状遗传基础研究
优异种质资源的引进、挖掘与材料创新:引进棉花重要种质资源;精准鉴定和发掘棉花抗旱、耐盐碱、优质、早熟、抗病虫等重要性状的关键基因/QTL; 搭建高效的种质资源信息共享平台;创制一批抗性好、高衣分、长纤维、高比强、适宜机械化生产的新材料;创新一批遗传来源广泛的新型育种工具材料。核心种质重要农艺性状遗传基础与分子解析:在全基因组水平解析核心种质目标性状形成和演化的特征、规律和机理,建立基因组-表型组生物信息数据库,为种质创新和品种选育服务。棉花产量和纤维品质协同提高的遗传基础研究:对棉纤维产量和品质形成的遗传调控网络进行分子解析,明确棉花产量与品质协同改良的关键调控节点,同步改良棉花纤维产量和品质。重要农艺性状的功能基因研究:构建和完善规模化基因挖掘方法和功能验证技术体系,挖掘棉花产量、品质、抗病、抗逆、资源高效利用等重要农艺性状基因,明确基因功能。
(二)棉花关键育种技术研究
高效分子育种技术创新:研发建立高效质体转化、基因沉默、基因组编辑等技术体系,通过目标基因和背景的分子聚合选择,实现高效和定向化棉花育种材料创新。全基因组育种技术创新:构建棉花高通量基因分型技术平台,利用全基因组关联分析技术,建立育种骨干亲本基因组-表型组关联数据库,开展棉花全基因组分子设计育种技术研究。高效诱变育种技术创新:研究航天搭载诱变、理化诱变等棉花诱变育种新技术,创制新变异和新种质。染色体工程育种技术创新:研究不同棉种系统进化关系及基因同源性、染色体结构变异和数量变异的规律,解析外源重要农艺性状关键基因/QTL形成分子机制,创制棉花远缘渐渗新种质,为倍性育种提供支撑。
(三)棉花突破性新品种创制
强优势杂交种创制:研究棉花新型不育系、恢复系和强优势杂交种亲本选育技术;挖掘棉花种间、亚种间杂交种强优势潜力,探索优势利用简化制种新途径新方法,实现杂种优势利用关键核心技术的重大突破,培育强优势杂交棉新品种。稳产多抗新品种创制:创造不同抗性聚合的多抗育种新材料,对品种的稳产优质多抗性状进行分子设计与基因聚合,培育稳产多抗棉花新品种。棉麦(棉油)两熟棉花新品种创制:培育适合黄河流域棉花小麦两熟和长江流域棉花油菜两熟的早熟棉花新品种,提高复种指数,适应生产方式变革,实现棉粮(油)综合高效。节本高效环境友好型新品种创制:培育易管省工、适应机械化采收的棉花新品种,选育水、氮、磷、钾、药等资源高效利用的环境友好型新品种。
(四)棉花品种测试与试验示范
新品种鉴定规范与标准研制:建立健全新品种检测和查询体系,规范品种区试、审定、推广、新品种保护的田间测试标准及DNA指纹图谱鉴定标准,建立品种相似性鉴定技术规程。国家棉花品种区试、监测与示范网(站)建设:研究建立国家品种监控技术体系和示范网(站),进行主推品种、储备品种和特色品种的合理规划,发挥品种审定对育种方向的导向作用。棉花新品种轻简化栽培与病虫害绿色防控技术研究:研究棉花农艺农机融合的标准化种植模式,研究适合全程机械化作业和机采棉的群体、株型、熟性和脱叶催熟调控技术,研究病虫草害绿色防控技术,集成组建高产高效综合技术体系。
(五)棉花良种的制(繁)种
常规棉良种扩繁技术研究:研究常规棉高质高效种子扩繁技术,解决规模化提纯复壮技术难题;杂交棉简化制种技术研究:开展杂交棉高质高效种子生产技术研究,降低制种用工和劳动强度,重点解决杂交棉简化制种技术;标准化种子生产基地建设:合理布局生产基地,完善田间配套工程,建设标准化、规模化常规棉原种扩繁基地和杂交棉制(繁)种基地。
(六)棉花种子加工与质量控制
棉种生产加工关键技术研究:围绕棉种加工破籽率高、残酸率高等技术难题,研究并改进种子脱绒、包衣、包装等生产工艺技术,降低加工成本,全面提高种子成品率和播种质量。棉种质量监控体系研究:建立以分子标记技术为基础的高通量种子质量检测技术,研究制定棉种质量控制技术操作规程和管理技术标准体系,构建以物联网为基础的种子质量追踪监控技术体系。
附件6
油菜良种科技创新规划(2016-2020)
油菜是我国最重要的油料作物,其产油量占国产油料作物产油量的55%左右,发展油菜生产对保障我国食用油安全和粮食安全的意义重大。油菜良种科研攻关,是引领油菜产业转方式发展的核心关键,为贯彻落实《国务院关于加快推进现代农作物种业发展的意见》(国发〔2011〕8号)和《国务院办公厅关于深化种业体制改革提高创新能力的意见》(国办发〔2013〕109号),制定本规划。
一、发展现状与需求
(一)现状与问题
中国是世界油菜主产国之一,面积和总产均占世界25%左右。我国油菜主要分布在长江中下游地区、西南地区、西北地区和南方双季稻区。年均种植面积达1.1亿亩,总产1400万吨,是仅次于水稻、玉米、小麦的第四大农作物。与发达国家不同,我国油菜生产主要利用长江流域冬闲田种植,不仅不与粮食作物争地,而且有利于改善土壤结构、提高土壤有机质含量、减轻禾本科作物病虫害。据估算,目前长江流域还有6400万亩冬闲田可发展油菜,可新增收菜籽900万吨以上。
建国以来,我国油菜育种建立了系统种业自主创新体系,全国拥有油菜研发基地52个,其中部级基地39个,省级基地13个,建成了以国家油料作物改良中心、8 个油菜分中心为基础的油菜种业创新基地;建成了全国油菜种质资源库;初步建立起油菜分子标记辅助选择、小孢子培养等现代育种技术体系。2001年以来,全国共审定中油杂、华油杂、中双、湘油、青杂等一系列突破性双低油菜品种850多个。常年油菜制种基地面积在20万亩以上,全国油菜用种量约2300万公斤(按照87.8%良种率计算),总市值达40亿元,种业企业毛利7.4亿元,参与油菜经营的企业约200个。
经过多年努力,我国油菜种业在自主创新的基础上,不断引进吸收国外先进的育种成就,形成了我国特色的油菜品种选育理论和技术体系,在杂种优势利用、高含油量遗传与改良、抗(耐)菌核病育种、功能基因组研究等方面具备世界领先优势,定位了与油菜产量、品质、抗性、花期、育性等很多重要性状相关基因,克隆了控制育性恢复、含油量、油酸含量等性状的功能基因。
与发达国家相比,我国在生物技术育种、适用机械化品种选育等方面存在较大差距。一是育成品种竞争力较弱。缺乏高产高抗高油高效适合机械化生产的品种,与德国、法国等发达国家相比,单产偏低。二是育种效率较低。可供育种利用的紧密连锁分子标记较少;MAS等分子技术在育种上应用少,育种周期长。三是缺乏突破性种质资源。新型授粉控制系统、抗病、矮杆、抗逆、抗裂角、高产等材料缺乏。四是种子生产和加工检测技术不能适应现代种业需求。油菜种子安全储藏、包衣、活力提升等健康种子加工技术体系尚未建立。
(二)趋势与需求
生产方式多元化对品种性状提出新的需求
当前我国油菜产业发展的趋势是大力提高单产、含油量和改良特殊脂肪酸品质,推进油菜机械化生产,显著提高生产效率和效益。在当前形势下,对油菜品种提出了早熟三高需求,一是具备高产、高抗、高效等特性,适应当前机械化生产的需求;二是适当缩短生育期,适应双季稻产区180天的生长周期需求;三是提高含油量、油酸等品质性状,满足加工业和高档食用油市场的需求。
分子育种逐渐成为重要的育种手段
目前,我国已经完成了油菜基因组测序,建立了基因组信息共享平台,为分子育种奠定了世界领先条件。今后将进一步建立全国共享的油菜分子标记育种平台和表型鉴定平台,开发与产量、品质、株型、抗倒、抗裂角、抗菌核病、抗根肿病、耐渍、抗旱、抗虫、抗除草剂等性状紧密连锁的实用分子标记,分离和转化相关功能基因,提高选择的准确性和效率,加快育种进程,将是我国油菜育种技术的发展方向。
重建新型育种体系是国家政策和市场的未来方向
目前我国油菜育种机构小而多、企业研发投入积极性不高。要加快科研院所新品种创新要素(人才、资源、仪器、设备等)向企业的转移或紧密合作。重新构建新型油菜种业体系,实现分工合理,市场导向明确,产学研结合的育种创新机制,将成为今后一段时期的探索重点。
二、规划思路与原则
(一)规划思路
根据我国油菜产业向机械化、早熟、三高升级转型的种业科技需求,组织国内油菜种业科技资源联合攻关,推动油菜种质资源创新、高效分子育种、新品种创制、制繁种、种子加工和运行机制等关键技术突破,选育适应油菜机械化生产需要的早熟三高新品种,显著提高我国油菜单产、品质、含油量、抗性。建立与产业紧密结合的种业科技人才、基地、平台,创新商业化育种模式,打造具有研发能力的油菜制繁种一体化种业企业,全面提升我国油菜种业自主创新能力、成果转化能力、持续发展能力和国际竞争力。
(二)基本原则
坚持产业发展导向,强化种业科技创新。以满足油菜产业发展需求为导向,进一步强化油菜良种科技创新,将科技优势转化为油菜产业发展的现实生产力,充分发挥种业科技创新对现代油菜产业发展的支撑和引领作用。
坚持原始创新,强化公益性基础研究。鼓励科研院所和高等院校加强公益性基础研究,系统规划研究重点和内容,加快研发适应现代油菜种业发展的新方法、新技术、新材料,不断提升我国科技创新能力。
坚持科企合作,强化种业机制创新。建立产学研分工明确、有效结合的科技创新体系。建立技术创新市场导向机制、产学研协同创新机制、技术创新激励机制、科研资源管理和有偿使用机制(公平公正、公开透明、共享共用)。
三、规划目标
(一)总体目标
发掘一批目标性状突出、综合性状优良的油菜基因资源,建立现代分子生物学与传统育种技术相结合的高效分子育种技术体系,培育一批高产、高油、高抗、适宜机械化生产的油菜新品种,研发高效安全制种繁种高活力种子加工和储藏技术,逐步建立起以品种创新为核心、良种供应有保障、信息化网络健全、市场竞争力强的现代油菜种业体系。“十三五”末,使我国油菜种业国际竞争力显著提高,保障我国食用油的安全供给。
(二)具体目标
种质资源:创新挖掘一批突破性种质和功能基因。引进并鉴定具有品质、农艺、抗性性状突出的种质资源100~150份;创制新种质50~100份;分离出育性、高含油量、抗病、抗逆、株型、营养高效等重要性状的基因10~15个;探索亚基因组间杂种优势利用潜力。
核心技术:建立高通量的分子育种关键技术,定位与产量、株型、品质、抗病、抗逆、杂种优势等性状有关的QTL 60~80个,研制油菜分子育种技术体系和专用SNP芯片产品,开发紧密连锁的分子标记100~120个。
品种创制:育成一批突破性高产高油适应机械化作业的油菜新品种。创造新型不育系统、高含油量、多抗、营养高效等优良育种亲本和新品系50~100份;选育新品种80~100个,产量比“十二五”末育成品种提高5%以上,含油量高于43%,品质达到国家油菜双低标准,具备抗倒、稳产、抗逆等适合机械化生产性状,其中突破性新品种8~10个。
品种产业化:建立机械化高效良种繁育和种子加工技术。建立以精量播种机、喷药机、分段收获机、烘干机为主的全程机械化的高效制繁种和种子加工技术;建立油菜室内纯度快速检测技术;制定油菜种子储藏环境条件标准和技术;新品种累计示范推广面积2000万亩以上。
种业平台:建立全国布局的油菜新品种规模化测试网络;研制适合我国油菜新品种选育的高通量高效鉴定SNP芯片和检验平台;建立小孢子培养平台和精准表型鉴定平台,提高资源的利用率;建立产学研结合的种业创新平台,培育具有国际竞争力的企业。
四、主要攻关方向
(一)新型油菜育种亲本资源创制与新基因发掘
广泛收集和鉴定国内外重要品种资源,利用远缘杂交、多倍体化、理化诱变、基因定向修饰、小孢子培养、细胞工程等技术手段重点开展对机械化性状和早熟性状的定向改良;创造新型安全稳定雄性不育系统、高含油量和蛋白质、优异脂肪酸组成、抗菌核病与根肿病、抗旱耐渍、抗裂角、NPK营养高效等优良育种亲本材料,克隆具有自主知识产权的重要功能相关基因。
(二)高通量油菜分子育种技术
在现有杂种优势利用技术的基础上,研究油菜杂种优势形成的分子机理;完善细胞工程育种技术,开发与优良农艺性状连锁并且经济实用的标记,完善多个重要目标性状重组聚合的分子标记技术;在长江流域上、中、下游三个生态区以及春油菜区建立稳定的油菜测试网点,建立全国共享的油菜分子标记育种平台和表型鉴定平台。
(三)突破性新品种创制
突破杂种优势利用瓶颈,创建新型授粉控制系统,创新杂种优势的利用途径,进一步提高亲本配合力和抗性,选育强优势杂交油菜新品种;针对长江中游、下游及黄淮、西南、西北等不同产区培育高产、抗病、抗逆、适宜机械化生产的油菜新品种;针对三熟制产区培育生育期短、抗菌核病、抗早苔早花、适宜稻稻油三熟轮作的极早熟高产油菜新品种;针对市场和企业需求培育超高油酸、高含油量等高产优质专用新品种。
(四)高效安全良种制(繁)种和产业化关键技术
完善杂交油菜品种和常规油菜品种制繁种技术规程,研究制种与繁育高产安全栽培技术,筛选种子生产关键机械装备,突破油菜制种全程机械化,提高制种产量和纯度,降低生产成本;研制油菜种子分子指纹、根肿病、黑胫病、生活力等检测技术,开发安全可靠的种子处理剂(包衣剂),建立油菜种子处理技术规程;开发种子精选机和精量包装机装备,鉴定适合小粒种子加工的实用机型,建立高效加工技术规程。
(五)共享育种平台建设
利用油菜种质资源评价、育种方法、品种测试、种子生产、信息化管理等技术,构建分工合理、流水线式的商业化育种技术体系。投资建设油菜规模化测试网络平台、油菜SNP育种芯片试验平台、基因转化平台、小孢子培育平台、人才培育基地,培育具有国际竞争力的油菜育繁推一体化种业企业,提高我国油菜育种效率和水平。
五、重点任务
(一)油菜优异种质资源挖掘与创新
精准鉴定和发掘油菜高含油量和蛋白质、优异脂肪酸组成、抗菌核病、抗旱耐渍、早熟抗冻、理想株型、抗裂角、NPK营养高效等重要性状基因资源;利用远缘杂交、诱变和聚合育种等技术,创制安全稳定新型雄性不育系和恢复系、萝卜细胞质恢复系、新型亚种间杂种、产量性状突出、超高含油量、抗根肿病、高抗裂角等资源新材料。
(二)油菜功能基因组研究
开展基因组学、蛋白质组学和代谢组学研究,建立基因型-表型生物信息数据库;发掘油菜产量、含油量、高油酸、抗裂角、抗病、抗逆、株型、高光效、根系构型等重要性状目标基因的变异位点和作用,解析其功能;阐明油菜高产油量、油菜杂种优势、抗裂角与抗倒、油菜营养高效、菌核病和耐渍性抗性等遗传与代谢途径调控机制,为指导高产高抗高效机械化油菜新品种培育提供理论支撑。
(三)油菜分子设计育种技术
构建分子设计育种的理论体系,完善细胞工程育种技术,开发与农艺性状连锁并且经济实用的分子标记,研发高产、高油、抗病、抗逆、适宜机械化为重点的油菜分子育种专用SNP芯片等成套产品,建立全国共享的油菜分子标记育种平台和表型鉴定平台,完善覆盖油菜主产区的新品种测试网络,显著提高育种效率。
(四)染色体细胞工程与诱变育种
构建以远缘杂交、多倍体化、胚拯救和细胞融合技术为核心的育种材料平台,创制具有优良性状的油菜种质;应用物理、化学和生物诱变技术创建油菜产量、含油量、品质、抗裂角、抗病、抗逆、株型、高光效、根系构型等重要性状的突变体,建立突变基因高通量发掘与高效诱变育种技术体系,丰富油菜种质资源。
(五)油菜强优势杂交种创制
研究油菜杂种优势利用途径中相关基因功能及育性转换机制,创新杂种优势利用途径,划分油菜品种的杂种优势群,开展大规模的配合力鉴定,创制单产或产油量提高10%以上、抗病性强、抗倒抗逆、适宜机械化生产的强优势杂交新品种,配套适合强优势油菜杂交种的农机农艺生产技术并大面积推广应用。
(六)油菜良种培育科技工程与示范
针对长江中游产区,重点培育高含油量、抗菌核病、抗冻耐渍、抗倒耐密植的机械化超高产新品种;针对西南产区,重点培育抗根肿病高产油菜新品种;针对长江下游及黄淮产区,重点培育耐迟播、高抗菌核病和冻害、抗倒耐密的机械化新品种;针对南方三熟制产区,重点培育适宜稻稻油三熟轮作的极早熟高产油菜新品种;针对西北产区,重点培育春性强、抗旱性强、抗倒耐密的机械化早熟高产春油菜新品种;针对市场和企业需求,重点培育超高油酸、高含油量等高附加值专用新品种。
(七)油菜制(繁)种技术研究与示范
研究高质高效油菜种子生产技术、机械化制(繁)种技术、原原种扩繁技术,重点突破Polima安全制种、化学杂交剂和隐性细胞核不育三系制种技术;探索萝卜细胞质三系制种关键技术,建立相应技术规程;创新油菜种子生产加工、安全储藏和质量控制技术;对突破性品种,以后补助形式收购或进入市场拍卖,委托实力雄厚的种业企业实施产业化。
附件7
蔬菜良种科技创新规划(2016-2020)
我国是蔬菜生产大国。为了加速提升我国蔬菜育种科技创新能力,为我国蔬菜产业优化升级提供更加有力的支撑,依据《国务院关于加快推进现代农作物种业发展的意见》(国发〔2011〕8号)和《国务院办公厅关于深化种业体制改革提高创新能力的意见》(国办发〔2013〕109号),制定本规划。
一、发展现状与需求
(一)现状与问题
蔬菜育种力量不断增强,形成了独立的蔬菜种业创新体系
改革开放以来,我国蔬菜种业得到了快速发展,形成了较完整的科技创新体系。目前我国从事蔬菜育种研究的科研单位100多个,大学30多个,科研人员2000多人。蔬菜育种领域相关科研平台51个,其中国家工程实验室 1个、工程技术研究中心7个、蔬菜改良中心(分中心)6个、国家现代农业产业技术研发中心4个、教育部重点实验室 2个、农业部重点实验室 13个。
育种技术进步较快,自主育成的品种在生产中占主要地位
目前,我国收集保存的蔬菜种质资源有3.6万份,居世界第三位。我国蔬菜细胞育种技术研究具有较长的历史和坚实的基础,单倍体育种技术在十字花科、葫芦科、茄科的主要蔬菜作物育种中的应用不断取得新进展。“十一五”以来,我国组织发起或参与完成了黄瓜、白菜、西瓜、马铃薯、甘蓝、番茄、辣椒、萝卜的基因组测序,以国内力量为主完成了黄瓜、番茄、白菜的批量材料的重测序,获得了一批重要的变异组学基础数据,克隆了一批重要基因。分子标记辅助选择技术在番茄、白菜、甘蓝、黄瓜等主要作物的育种实践中得到越来越广泛的应用。我国蔬菜分子育种技术研究在部分主要蔬菜作物上进入世界先进行列。据统计,我国开展杂种优势育种的蔬菜作物已达27种,主要蔬菜品种90%以上为杂种一代。利用雄性不育制种技术得到越来越广泛的应用,在国际上率先建立了利用显性不育进行甘蓝大规模杂交制种技术。1978年以来,育成各类蔬菜品种5000多个,目前,生产上80%以上栽培面积应用的是国内的品种。
蔬菜种业快速发展,市场规模不断扩大
目前,我国每年蔬菜栽培面积达到3亿多亩,每年蔬菜种子用量5万多吨,市场价值超过120亿元。随着杂交种覆盖率的增加,以及商业化育苗的普及,蔬菜种子市场总值将会持续增加,预计2020年我国蔬菜种子的市场价值将超过160亿元。近十多年来,我国蔬菜种业发展的步伐不断加快,规模化经营的种子企业不断增加,营业额达到5000万元以上的种子企业已有20多家。民营企业的育繁推一体化能力不断增强。据不完全统计,目前民营蔬菜种子企业中专门从事育种研发的科研人员已超过300人。但是,总体上我国蔬菜种业尚不能满足快速发展的蔬菜产业的需求,蔬菜种子企业创新能力和竞争力亟待提升,种子企业的现代化管理制度有待健全和完善。
(二)趋势与需求
世界蔬菜育种进入技术创新不断取得突破的新阶段
目前,世界蔬菜育种发展总体特征是,种质资源越来越集中,技术创新步伐越来越快。世界主要国家倍加重视蔬菜育种技术创新,逐步形成了政府、社会和企业多元化投入机制,在资源研究和育种技术创新上更加重视和推进大平台共享、大协作创新。蔬菜分子育种逐步采用高通量自动化检测分析平台,单倍体育种呈现大规模、流程化发展趋势。基因组编辑等技术正在熟化并应用于蔬菜种质创新与育种。
种业创新是我国蔬菜产业可持续发展的重要保障
我国蔬菜产业正处于转型升级阶段。产业的发展方式正在由数量扩张型向效益提高型转变,专业企业、合作社、家庭农场等新型经营主体大量涌现,设施栽培面积持续扩大,蔬菜加工种类和数量不断增加,消费市场对产品质量的要求越来越高。因此,蔬菜生产上亟需品质更优良、抗病性更优异、对逆境环境适应性更强的品种,适宜高密度栽培、机械化作业的品种,管理省工、适宜轻简化栽培的品种,以及适合不同加工用途的品种。这些迫切需要通过加强蔬菜种业的科技创新予以解决。
大力加强蔬菜种业创新也是应对国际蔬菜种业竞争的需要
目前我国蔬菜生产中,国外种子在耐抽薹白菜、耐热萝卜、水果黄瓜、红果番茄、温室甜椒、温室茄子、胡萝卜、黄皮洋葱、菠菜、青花菜等作物或品种上占有较大的份额。近5年来国外蔬菜种子在我国的销售量总体上呈增加的趋势。因此,必须进一步加强蔬菜育种科技创新,保障蔬菜产业的健康、稳定的发展。
二、规划思路与原则
(一)规划思路
规划的总体思路是,以满足国家蔬菜产业发展的需求为根本,以蔬菜育种全产业链为主线,以蔬菜育种理论与技术国际研究前沿为引导,以实现资源、技术、品种新突破为目标,以产、学、研分工协作为视角,制定我国蔬菜种业到2020年的良种科技创新规划,全面提升我国蔬菜种业科技创新能力。
(二)基本原则
坚持统筹兼顾
根据蔬菜产业的特点和具体需求,整体统筹蔬菜育种科技攻关规划。以主要作物为重点,兼顾特色作物;以近期目标为重点,兼顾中长远目标;以鲜食用品种为重点,兼顾加工用品种。
突出原始创新
在蔬菜育种基础理论、技术方法、种质创新和品种选育等环节,着重加强自主创新,强化原始创新。
全产业链设计
以种业全产业链为主线,覆盖从基础研究到种子生产、加工等各个环节。
三、规划目标
(一)总体目标
通过遗传资源精准评价,创制一批遗传背景丰富、关键性状优异、具有自主知识产权的核心种质资源;在分子育种和细胞工程育种技术方面取得突破,形成系统化、流程化、规模化、信息化的蔬菜育种技术体系;育成一批在产量、品质、抗病性、抗逆性、加工特性等方面有突破性进展的新品种;在适宜高密度栽培、机械化作业和轻简化管理品种选育方面获得一批重要育种材料;培育出一批具有一定国际竞争力的育、繁、推一体化蔬菜种子企业;蔬菜良种产业整体达到国际先进水平。自主育成蔬菜品种生产覆盖率由目前的80%提高到85%以上。
(二)具体目标
优异种质创新:拓展现有遗传资源,通过资源深度评价和表型精准鉴定,获得200~300份有重要育种价值的优异材料;围绕主要蔬菜作物创制优良育种骨干材料100份。
育种技术研究:针对主要蔬菜作物,建立全基因组分子标记定向选择技术,重点在优良背景选择、多基因高效聚合、远缘优异基因定向导入等技术研究方面获得突破。建立标准化和规模化的分子育种流程与平台技术。优化和完善主要蔬菜的单倍体育种技术,可诱导基因型比率提高20%。
新品种选育:育成各类蔬菜新品种200个。新品种在丰产性、抗新的主要流行病害、耐低温弱光、商品品质、耐贮运性等性状改良方面取得突破,感官品质和营养品质得到显著提高。育成的加工品种在产量和加工特性方面达到国外同类品种的水平。适合高密度栽培和机械化作业的新品种选育取得显著突破。
品种产业化:示范推广优良品种5000万亩,主要蔬菜作物良种化率达到95%。
平台建设与企业培育:重点建设2~3个蔬菜种质创制和分子育种技术公益性研发平台。培育3~5个年度销售收入达到1.5亿元、具有一定国际竞争力的育繁推一体化的蔬菜种子企业。
四、主要攻关方向
(一)优异蔬菜种质资源挖掘
通过集中开展基因型检测与重要性状表型精准鉴定和评价,挖掘性状突出的优异新种质;通过研究基因组变异,挖掘优异新基因,解析重要性状形成的遗传机理与调控网络。
(二)重大育种技术与材料创新
通过开展全基因组水平的分子标记选择、细胞及染色体工程、基因组编辑等技术,强化蔬菜现代育种理论和技术创新,并与常规育种技术相结合,创制生产急需的突破性育种新材料。
(三)重大新品种选育
以主要蔬菜为对象,针对不同生产模式和不同生产区域的需求特点,建立标准化、高效率的新品种选育和测试体系,培育突破性新品种。
(四)良种繁育与产业化关键技术
研究主要蔬菜规模化高效高产制繁种技术,种子规模化加工技术,适合机械化播种的种子处理技术,种子检验与质量控制技术。
(五)公益性作物育种平台基地建设
建设高水平规模化的公益性蔬菜育种基础研究平台,包括基因组学、变异组学研究平台、基因资源信息库等;建设育种技术研究平台,包括规模化表型与基因型鉴定平台、细胞与染色体工程研究平台等。
(六)种业龙头企业培育
支持有实力的蔬菜种子企业通过整合蔬菜育种科研力量与相关资源,建立商业化育种模式与管理机制,增强育繁推一体化能力,发展成为具有较强自主创新能力和核心竞争力现代种业企业。
五、重点任务
(一)种质资源研究与新基因发掘
优异基因挖掘与种质创新。利用全基因组重测序和SNP芯片技术,结合表型精准鉴定和全基因组关联分析(GWAS),开展核心和优异种质的遗传背景规模化的基因分型研究,挖掘具有重要利用价值的优异基因。应用远缘杂交、理化诱变、细胞工程、分子标记等技术,并与常规技术相结合,创制具有多抗(尤其是抗新流行病害)、优质、适于机械作业和轻简化栽培管理等优异目标性状的新种质。
优异种质共享平台建设。依托于国家农作物种质资源共享利用平台,集成表型和基因型精准鉴定数据,构建种质资源精准鉴定数据库,拓展和完善国家蔬菜种质资源信息管理系统,对国内提供开放式信息服务,实现数据和实物的全方位共享。
(二)关键育种技术创新与集成应用研究
主要蔬菜作物的分子设计育种技术。开发覆盖全基因组的高密度分子标记,研究建立主要蔬菜作物的全基因组背景选择技术体系。开发与重要农艺性状紧密连锁的分子标记和高效分子标记检测技术,建立主要蔬菜作物高效基因聚合育种技术体系和平台技术。开展基因编辑等前沿育种技术研究。
主要蔬菜细胞工程育种技术。开展主要蔬菜单倍体育种技术研究,着重突破基因型障碍难题。研究建立基于分子标记辅助的远缘优异目标性状的高效定向导入及纯合技术。
强优势杂交组合选育技术研究。开展主要蔬菜作物杂交优势的全基因组选择技术研究,解析杂种优势形成的分子机制,研究定向选择技术。研究雄性不育、自交不亲和以及花性别转化的分子机制和调控技术。创新优异雄性不育材料。
育种技术集成研究。建立以常规育种为基础,集成分子设计育种技术、细胞工程育种技术、强优势杂交组合选育技术、信息技术等综合育种技术,以及专业化分工、流水线作业、高通量的商业化育种体系。
(三)突破性新品种选育
优质、丰产、适应性强品种选育。针对不同栽培季节、不同栽培方式、不同栽培类型的需要,培育适应性强、丰产性好、品质优良,抗新的主要流行病害的新品种。
适于机械化作业和轻简化管理的品种选育。选育适宜机械化定植(播种)、收获的叶菜类和根菜类品种,适合机械化定植的果菜类品种。选育适于高密度种植的品种,以及栽培管理中省工、省力的品种。
加工与特色蔬菜品种选育。选育加工性状优异、适合机械化作业的加工蔬菜品种,以及特色明显的蔬菜新品种。
(四)良种制(繁)种技术
研究利用雄性不育、自交不亲和、雌性系的高产、优质大规模制种技术,以及人工授粉杂交高效制种技术。建立主要蔬菜作物标准化杂交制种基地。
(五)种子加工与质量控制
研究主要蔬菜种子筛选、分级、包衣、包装、引发和贮藏技术,实现种子加工标准化和规范化。研究种子纯度、病原物等高效检测与杀菌技术。开展主要蔬菜种子分子指纹检测技术研究。